ES2270103T3 - Dispositivo de humidificacion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de humidificación para humidificar gas en una corriente de gas con por lo menos una tobera (1) que pulveriza un líquido en la corriente de gas en la dirección de circulación (4), y un dispositivo (2) para ensanchar el chorro de pulverización (3) generado por la tobera (1), que está concebido para desviar parcialmente la corriente de gas en la zona de la tobera (1), de tal modo que entre el dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de pulverización y el propio chorro de pulverización (3) se forme una depresión mediante la cual se ensanche el chorro de pulverización (3), permitiendo el dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de pulverización que la corriente de gas circule por lo menos parcialmente a través del mismo, de modo que el gas circulante reduzca por lo menos un humedecimiento de su lado (21) vuelto hacia el chorro de pulverización (3), caracterizado porque el dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de pulverización está formado por lo menos con dos ramas.
Description
Dispositivo de humidificación.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de humidificación como el que está definido en el
preámbulo de la reivindicación 1 independiente.
Para aumentar, por ejemplo, la humedad del aire
en un local, se conoce el recurso de suministrar aire húmedo a
dicho local. En este caso, el aire llega normalmente al local a
través de un canal de aire y se humidifica con agua en el canal de
aire. Para humidificar el aire que fluye a través del canal de aire
se utilizan diferentes procedimientos. Un procedimiento eficiente
comprende la atomización de agua en la corriente de aire,
pulverizándose para ello agua desde toberas hacia la corriente de
aire. Se ha intentado conseguir con diferentes dispositivos una
distribución óptima de las partículas de agua en la corriente de
aire y una separación de agua lo más reducida posible por formación
de gotas.
En el documento WO 95/10009 se revelan un
procedimiento y un dispositivo de humidificación de este tipo que,
por medio de la generación de una turbulencia en la corriente de
aire, proporcionan una distribución de las partículas de agua
pulverizadas por toberas hacia la corriente de aire. Por medio de
las superficies deflectoras situadas delante de las toberas, se
ensanchan los chorros de pulverización generados por las
toberas.
El documento
EP-A-0 957 321 revela un dispositivo
de humidificación en el que, por medio de unas placas deflectoras
con aberturas de paso de aire dispuestas delante de la las toberas
en la dirección de circulación del aire, se produce un
arremolinamiento del aire circulante que tiene como consecuencia un
ensanchamiento incontrolado de los chorros de pulverización
generados por las toberas.
Teniendo en cuenta que con los dispositivos de
humidificación conocidos hasta el momento no siempre se consigue
una humidificación eficiente del aire circulante, la invención se
basa en el siguiente problema. Hay que crear un dispositivo de
humidificación del tipo citado al principio con el que pueden
conseguirse una distribución óptima de las partículas de agua en la
corriente de aire circulante y una separación de agua lo más
reducida posible.
Este problema se resuelve por medio del
dispositivo de humidificación según la invención tal como está
definido en la reivindicación independiente 1. Variantes de formas
de realización preferidas se ponen de manifiesto a partir de las
reivindicaciones subordinadas.
La esencia de la invención consiste en lo
siguiente: un dispositivo de humidificación para humidificar gas en
una corriente de gas comprende por lo menos una tobera que pulveriza
un líquido en la corriente de gas en la dirección de circulación y
un dispositivo para ensanchar el chorro de pulverización generado
por la tobera. El dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización está configurado para desviar parcialmente la
corriente de gas en la zona de la tobera, de modo que entre el
dispositivo de ensanchamiento del chorro de pulverización y el
chorro de pulverización se produzca una depresión a consecuencia de
la cual se ensanche el chorro de pulverización. El dispositivo de
ensanchamiento del chorro de pulverización deja que la corriente de
gas circule por lo menos parcialmente a su través de modo que el gas
circulante reduzca por lo menos un humedecimiento de su lado vuelto
hacia el chorro de pulverización. Según la invención, el dispositivo
de ensanchamiento del chorro de pulverización está configurado con
por lo menos dos ramas.
Como gas se utiliza normalmente aire, mientras
que como líquido se utiliza generalmente agua.
Dado que, gracias la desviación de la corriente
de gas entre el dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización y el chorro de pulverización generado por medio de la
tobera, se produce una depresión, las zonas de borde del chorro de
pulverización son succionadas hacia fuera, es decir, se ensancha el
chorro de pulverización. Como quiera que el dispositivo de
ensanchamiento del chorro de pulverización deja que la corriente de
gas circule a su través por lo menos parcialmente en una forma
adecuada, puede reducirse o impedirse en su totalidad un
humedecimiento del lado -vuelto hacia el chorro de pulverización-
del dispositivo de ensanchamiento del chorro de pulverización y de
eventuales paredes de canal. El dispositivo de humidificación según
la invención provoca una distribución rápida y uniforme de las
partículas de líquido pulverizadas por por lo menos una tobera sin
que se pierda mucho líquido en el dispositivo de ensanchamiento del
chorro de pulverización o en las paredes del canal. El dispositivo
de humidificación según la invención funciona prácticamente de forma
independiente de la velocidad de la corriente de gas y también a
velocidades de gas fuertemente diferentes dentro de la corriente de
gas. Además, hace posible el posicionamiento de las toberas cerca de
las paredes del canal.
El dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización está configurado ventajosamente de tal modo que el
gas circulante limite el ensanchamiento del chorro de pulverización.
En este caso, las partículas de líquido en el borde del chorro de
pulverización ensanchado por la depresión son impulsadas hacia atrás
por el gas incidente en ellos. A este fin, debe dejarse pasar a
través del dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización suficiente gas con una velocidad suficientemente
elevada. Ahora bien, demasiado gas con una velocidad demasiado
grande por el dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización a fin de que no se estreche innecesariamente dicho
chorro de pulverización.
Ventajosamente, el dispositivo de ensanchamiento
del chorro de pulverización está configurado de tal modo que el gas
circulante forme un cojín de gas que fluye a lo largo de su lado
vuelto hacia el chorro de pulverización. Por medio del cojín de gas
se impide que las partículas de líquido del chorro de pulverización
entren en contacto con el dispositivo de ensanchamiento de dicho
chorro de pulverización.
Ventajosamente, el dispositivo de ensanchamiento
del chorro de pulverización presenta un gran número de aberturas en
las que la superficie de su sección transversal asciende en cada
caso a entre 0,2 mm^{2} y 30 mm^{2}, preferentemente entre 1
mm^{2} y 3 mm^{2}. Aberturas con tales superficies de sección
transversal, que, además, están distribuidas lo más uniformemente
posible, han demostrado ser adecuadas para impedir en amplio grado
un humedecimiento del dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización.
Preferentemente, la proporción de las aberturas
en la superficie del dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización asciende a entre 10% y 40%, preferentemente entre 20%
y 30%. Tal proporción garantiza un caudal de gas y un
ensanchamiento del chorro de pulverización en la medida deseada, es
decir, sin llegar a mojar el dispositivo de ensanchamiento del
chorro de pulverización o, a lo sumo, mojándolo de forma claramente
más reducida que en el caso de un dispositivo de ensanchamiento del
chorro de pulverización que no deje circular ningún gas.
En una variante de forma de realización
preferida, las aberturas son orificios redondos con un diámetro de
un máximo de 5 mm, preferentemente con un diámetro de 1 mm
a 2 mm. Tales orificios hacen posible una circulación de gas
uniforme y pueden practicarse de forma relativamente sencilla.
Ventajosamente, el dispositivo de ensanchamiento
del chorro de pulverización está configurado de forma por lo menos
parcialmente plana y está dispuesto formando con la dirección de
circulación de la corriente de gas un ángulo que es igual a la
mitad del ángulo de apertura del chorro de pulverización \pm 30º,
preferentemente \pm 10º. El chorro de pulverización proyectado
por la tobera en la dirección de circulación de la corriente de gas
presenta un ángulo de apertura que se extiende normalmente dividido
por la mitad a ambos lados de la dirección de pulverización recta,
que corresponde a la dirección de circulación de la corriente de
gas. En este caso, el chorro de pulverización presenta en general
una forma cónica, aunque es imaginable también, por ejemplo, un
chorro de pulverización que se extienda a través de una cierta
anchura de base cuando se utiliza una tobera plana. La disposición
elegida del dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización proporciona una distancia adecuada entre el chorro de
pulverización y el lado del dispositivo de ensanchamiento del chorro
de pulverización vuelto hacia dicho chorro de pulverización y un
ensanchamiento adecuado del chorro de pulverización. Es de observar
que con "ángulo de apertura" en el presente contexto se quiere
dar a entender el ángulo de apertura del chorro de pulverización
proyectado por la tobera y no ensanchado.
En una variante de forma de realización
preferida, el dispositivo de ensanchamiento del chorro de
pulverización, visto en la dirección de circulación de la corriente
de gas, está curvado en el extremo hacia fuera del chorro de
pulverización. Esto tiene como consecuencia un ensanchamiento más
uniforme del chorro de pulverización en el extremo del dispositivo
de ensanchamiento de dicho chorro de pulverización e impide un
desprendimiento de partículas de líquido hacia a tras debido a la
formación de remolinos, lo que llevaría a humedecer el dispositivo
de ensanchamiento del chorro de pulverización.
Ventajosamente, el dispositivo de ensanchamiento
del chorro de pulverización está formado con dos ramas y el chorro
de pulverización se ensancha entre las dos ramas. Tales dispositivos
de ensanchamiento del chorro de pulverización provocan de forma
eficiente el ensanchamiento deseado del chorro de pulverización sin
humedecer el dispositivo de ensanchamiento de dicho chorro de
pulverización y pueden fabricarse, además, a bajo coste.
En una variante de forma de realización
ventajosa, la tobera es una tobera de alta presión con una presión
de funcionamiento \geq 10 bares, preferentemente \geq 60 bares.
Con tales toberas, se puede atomizar bien el líquido.
En una variante de forma de realización
alternativa, la tobera es una tobera de baja presión con una presión
de funcionamiento < 10 bares. Esto tiene la ventaja de que no
necesita establecerse una presión elevada.
Preferentemente, el dispositivo de
humidificación presenta una pluralidad de toberas y dispositivos de
ensanchamiento del chorro de pulverización distribuidos de manera
regular. Ventajosamente, a cada tobera está asociado un dispositivo
de ensanchamiento del chorro de pulverización. Así, se puede
humidificar gas con una sección transversal de circulación de,
prácticamente, cualquier tamaño.
A continuación, se describe más detalladamente
el dispositivo de humidificación según la invención haciendo
referencia a los dibujos adjuntos y con ayuda de dos ejemplos de
formas de realización, en los que:
la figura 1 muestra una sección longitudinal a
través de un canal de aire con un primer ejemplo de realización del
dispositivo de humidificación según la invención;
la figura 2 muestra una vista desde delante del
dispositivo de humidificación dispuesto en el canal de aire según la
figura 1;
la figura 3 muestra en perspectiva, las toberas
y los dispositivos de ensanchamiento del chorro de pulverización
del dispositivo de humidificación de la figura 1;
la figura 4 muestra una tobera y un dispositivo
de ensanchamiento del chorro de pulverización según la figura 3 en
representación ampliada, habiéndose dibujado orificios redondos en
el dispositivo de ensanchamiento del chorro de pulverización
únicamente en una zona extrema y de manera fuertemente ampliada;
la figura 5 muestra el detalle A del dispositivo
de ensanchamiento del chorro de pulverización de la figura 4 en
representación ampliada;
la figura 6 muestra la tobera y el dispositivo
de ensanchamiento del chorro de pulverización de la figura 4 en un
alzado lateral durante la humidificación; y
la figura 7 muestra en perspectiva, las toberas
y los dispositivos de ensanchamiento del chorro de pulverización de
un segundo ejemplo de realización del dispositivo de humidificación
según la invención.
Las figuras 1 y 2 muestran fragmentos de un
canal de aire 7 a través del cual se suministra aire nuevo, por
ejemplo, a un local. A través del canal de aire 7 fluye aire en la
dirección de circulación según la figura 4. En el canal de aire 7
está dispuesto un dispositivo de humidificación según la invención
que presenta doce toberas 1 distribuidas uniformemente a través de
la sección transversal de circulación, a cada una de las cuales
está asociado un dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización. Las toberas 1 y los dispositivos de ensanchamiento 2
del chorro de pulverización están fijados a un bastidor 5 que a su
vez está sujeto a las paredes laterales del canal de aire 7. Las
toberas 1 se proveen de agua por medio de unos conductos de agua 6,
proyectándose entonces el agua desde dichas toberas en la dirección
de circulación 4 del aire, con lo que el agua es atomizada y
humidifica el aire. Las toberas 1 están dispuestas respectivamente
en una zona intermedia plana 25 entre dos ramas 23, 24 de un
dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización, lo que
puede apreciarse claramente, por ejemplo, en la figura 3.
Las figuras 4 y 5 muestran que los dispositivos
de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización están provistos de
una pluralidad de aberturas 22 en forma de orificios redondos. Las
aberturas 22 están distribuidas uniforme y completamente por las
dos ramas 23, 24 y la zona intermedia 25 del dispositivo de
ensanchamiento 2 del chorro de pulverización, pero en la figura 4
se han dibujado, por motivos de claridad, únicamente algunas
aberturas individuales 22 en el extremo del rama 23, concretamente
en forma fuertemente ampliada por motivos de representación. El
diámetro de las aberturas 22 asciende en realidad a aproximadamente
1,5 mm y la proporción de las aberturas 22 en la superficie total
del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización
asciende aproximadamente al 25%, de modo que una proporción
suficientemente grande del aire que incide en el dispositivo de
ensanchamiento 2 del chorro de pulverización fluye a través de las
aberturas 22.
En el presente caso, los dispositivos de
ensanchamiento 2 del chorro de pulverización son chapas taladradas
adecuadamente curvadas. Éstas se pueden fabricar de manera
relativamente sencilla y económica. No obstante, son imaginables
también, en particular, dispositivos de ensanchamiento 2 del chorro
de pulverización hechos de plástico, cerámica, etc.
Se puede apreciar en la figura 6 el
funcionamiento del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización. En funcionamiento, la tobera 1 proyecta agua que
forma un chorro de pulverización 3 con un ángulo de apertura
\alpha inmediatamente después de dicha tobera 1. El ángulo de
apertura \alpha depende de la tobera elegida 1 y, en el presente
caso, asciende aproximadamente a 65º. Se trata aquí de una tobera de
alta presión con una presión de funcionamiento de 60 bares, aunque
pueden utilizarse también toberas 1 con otra presión de
funcionamiento, en particular también toberas de baja presión. Unas
toberas 1 con diferentes ángulos de pulverización \alpha y
presiones de funcionamiento están disponibles en el mercado.
Las dos ramas 23, 24 del dispositivo de
ensanchamiento 2 del chorro de pulverización están dispuestas
formando con la dirección de circulación 4 del aire un ángulo que
aquí es igual a la mitad del ángulo de apertura \alpha +
aproximadamente 10º. El dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro
de pulverización desvía la mayor parte del aire incidente hacia
fuera, en particular hacia arriba y hacia abajo, y proporciona de
esta forma una depresión entre el chorro de pulverización 3 y el
lado 21 del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización vuelto hacia dicho chorro de pulverización 3. Debido a
esta depresión, se succionan partículas de agua hacia fuera en el
borde del chorro de pulverización 3, con lo que se ensancha dicho
chorro de pulverización 3. Dado que una cierta proporción del aire
incidente fluye según las flechas 41 a través de las aberturas 22
del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización, se
limita el ensanchamiento del chorro de pulverización 3 debido al
aire que incide en dicho chorro de pulverización 3. Entre el lado 21
del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización y
este chorro de pulverización 3 se forma un cojín de aire que fluye
a lo largo del lado 21. Este cojín de aire impide en gran parte un
humedecimiento del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización. Los extremos 231, 241 de las dos ramas 23, 24 del
dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización están
curvados hacia fuera para impedir una formación de remolinos y, por
tanto, un desprendimiento de las partículas de agua hacia atrás.
En este primer ejemplo de forma de realización
del dispositivo de humidificación conforme a la invención según las
figuras 1 a 6, el ensanchamiento de los chorros de pulverización 3
por medio de los dispositivos de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización se realiza en su mayor parte hacia arriba y hacia
abajo, dado que los dispositivos de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización están dispuestos todos ellos en vertical, es decir,
una respectiva rama 23 se encuentra arriba y una respectiva rama 24
se encuentra abajo.
En el segundo ejemplo de forma de realización
del dispositivo de humidificación según la invención, representado
en la figura 7 los dispositivos de ensanchamiento 2 del chorro de
pulverización están orientados alternativamente en vertical y en
horizontal. En todo caso, en las toberas 1 que estén más separadas
una de otra, esto puede aportar una distribución más uniforme de las
partículas de agua atomizadas.
En los dispositivos de humidificación descritos
anteriormente se pueden materializar otras variaciones
constructivas. Se mencionan expresamente en la presente memoria:
- -
- Los dispositivos de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización pueden estar formados también, en lugar de con dos ramas, con varias ramas o ser parcialmente de configuración cónica.
- -
- Las aberturas 22 pueden estar limitadas a zonas parciales del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización. En particular, es imaginable que la zona intermedia 25 del dispositivo de ensanchamiento 2 del chorro de pulverización no presente unas aberturas distintas del paso para la tobera 1.
Claims (12)
1. Dispositivo de humidificación para
humidificar gas en una corriente de gas con por lo menos una tobera
(1) que pulveriza un líquido en la corriente de gas en la dirección
de circulación (4), y un dispositivo (2) para ensanchar el chorro
de pulverización (3) generado por la tobera (1), que está concebido
para desviar parcialmente la corriente de gas en la zona de la
tobera (1), de tal modo que entre el dispositivo de ensanchamiento
(2) del chorro de pulverización y el propio chorro de pulverización
(3) se forme una depresión mediante la cual se ensanche el chorro
de pulverización (3), permitiendo el dispositivo de ensanchamiento
(2) del chorro de pulverización que la corriente de gas circule por
lo menos parcialmente a través del mismo, de modo que el gas
circulante reduzca por lo menos un humedecimiento de su lado (21)
vuelto hacia el chorro de pulverización (3), caracterizado
porque el dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de
pulverización está formado por lo menos con dos ramas.
2. Dispositivo de humidificación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de
ensanchamiento (2) del chorro de pulverización está configurado de
tal modo que el gas circulante limite el ensanchamiento del chorro
de pulverización (3).
3. Dispositivo de humidificación según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de
ensanchamiento (2) del chorro de pulverización está configurado de
tal modo que el gas circulante forma un cojín de gas que fluye a lo
largo de su lado (21) vuelto hacia el chorro de pulverización
(3).
4. Dispositivo de humidificación según una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el
dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de pulverización
presenta una pluralidad de aberturas (22) cuya superficie de
sección transversal de abertura está comprendida en cada caso entre
0,2 mm^{2} y 30 mm^{2}, preferentemente entre 1 mm^{2} y 3
mm^{2}.
5. Dispositivo de humidificación según la
reivindicación 4, caracterizado porque la proporción de las
aberturas (22) en la superficie del dispositivo de ensanchamiento
(2) del chorro de pulverización está comprendida entre 10% y 40%,
preferentemente entre 20% y 30%.
6. Dispositivo de humidificación según la
reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque las aberturas (22)
son unos orificios redondos con un diámetro de como máximo 5 mm,
preferentemente con un diámetro comprendido entre 1 mm y 2 mm.
7. Dispositivo de humidificación según una de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el
dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de pulverización es de
configuración por lo menos parcialmente plana y está dispuesto
formando la dirección de circulación (4) de la corriente de gas un
ángulo que es igual a la mitad del ángulo de apertura (\alpha) del
chorro de pulverización (3) \pm 30º, preferentemente \pm
10º.
8. Dispositivo de humidificación según la
reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de
ensanchamiento (2) del chorro de pulverización, visto en la
dirección de circulación (4) de la corriente de gas, está curvado en
el extremo hacia fuera del chorro de pulverización (3).
9. Dispositivo de humidificación según una de
las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el
dispositivo de ensanchamiento (2) del chorro de pulverización está
formado por dos ramas y el chorro de pulverización (3) se ensancha
entre las dos ramas (23, 24).
10. Dispositivo de humidificación según una de
las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la tobera
(1) es una tobera de alta presión con una presión de funcionamiento
\geq 10 bares, preferentemente \geq 60 bares.
11. Dispositivo de humidificación según una de
las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la tobera
(1) es una tobera de baja presión con una presión de funcionamiento
< 10 bares.
12. Dispositivo de humidificación según una de
las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque presenta
una pluralidad de toberas (1) y unos dispositivos de ensanchamiento
(2) del chorro de pulverización que están regularmente
distribuidos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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