ES2336112T3 - Micromezclador estatico. - Google Patents
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Abstract
Micromezclador estático que comprende - una caja (11) con como mínimo dos conductos de alimentación de fluido (12a) y como mínimo un conducto de descarga de fluido (16) y - como mínimo dos placas (1) dispuestas en una pila dentro de la caja (11), - en donde las placas (1) están superpuestas de modo tal, que las aberturas de entrada (2) forman canales secundarios para alimentar el correspondiente flujo de educto y las zonas de mezclado (5) forman un canal principal para la descarga del flujo de producto y el canal principal y los canales secundarios se extienden a través de la pila, caracterizado por que las dos o más placas (1) dispuestas en la caja (11) están configuradas como componentes de modo tal, que la placa (1) - comprende como mínimo una abertura de entrada (2) para la entrada de como mínimo un flujo de educto en un canal de conexión (3) situado en el plano de la placa y como mínimo una abertura de salida (4) para la salida del flujo de educto a una zona de mezclado (5) situada en el plano de la placa, - en donde la abertura de entrada (2) está comunicada con la abertura de salida (4) mediante el canal de conexión (3) situado en el plano de la placa, - en donde el canal de conexión (3) está dividido en dos o más canales parciales (7) mediante unidades de microestructuras (6) antes de la desembocadura en la zona de mezclado (5), en donde las anchuras de los canales parciales son del orden de milímetros a fracciones de milímetro y son menores que la anchura de la zona de mezclado (5), y - en donde la relación entre la anchura máxima del canal de conexión (3) y la anchura de los canales parciales (7) en su salida a la zona de mezclado (5) es superior a 2.
Description
Micromezclador estático.
La presente invención se refiere a un
micromezclador estático destinado a realizar reacciones
químicas.
Cuando se mezclan, como mínimo, dos fluidos, la
finalidad es lograr una distribución uniforme de los dos fluidos en
un tiempo determinado, generalmente lo más breve posible. En los
mezcladores dinámicos, el mezclado se realiza utilizando agitadores
de accionamiento mecánico, mediante la generación de condiciones de
flujo turbulento. Los mezcladores dinámicos tienen el inconveniente
de que, debido a las piezas mecánicas componentes, no es fácil
reducir su tamaño. En los mezcladores estáticos, el mezclado se
realiza sin utilizar piezas móviles. Se puede reducir el tamaño de
estos mezcladores para construir los llamados micromezcladores, de
los que se conocen varias formas de realización. La ventaja de los
micromezcladores estáticos es la reducción del tamaño de las piezas
componentes y, con ello, la posibilidad de integrarlos en otros
sistemas tales como intercambiadores de calor y reactores. Mediante
la acción conjunta de dos o más componentes conectados entre sí en
un espacio reducido, se consiguen posibilidades adicionales de
optimización de procesos. La muy estrecha distribución de los
tiempos de mezclado que se puede conseguir con los micromezcladores
estáticos permite múltiples posibilidades de optimización de las
transformaciones químicas, en lo que respecta a la selectividad y el
rendimiento. Se pueden conseguir tiempos de mezclado de entre 1
segundo y pocos milisegundos, de modo que se puede realizar el
mezclado de gases de forma notablemente más rápida. El potencial de
aplicaciones de los micromezcladores se extiende desde las mezclas
líquido-líquido y gas-gas, hasta la
preparación de emulsiones líquido-líquido y
dispersiones gas-líquido y, con ello, también a las
reacciones de varias fases y de transferencia de fases. Una clase
de micromezcladores se basa en procesos de mezclado con control de
la difusión. Para ello, se generan alternadamente láminas contiguas
de fluido que tienen un espesor del orden de micrómetros. Mediante
la selección de la geometría, es posible ajustar el espesor de las
láminas de fluido y, con ello, los recorridos de difusión. Por
ejemplo, en DE-199.27.556.A1,
DE-202.06.371.U1 y WO-02/089962 se
describen micromezcladores estáticos de este tipo. El inconveniente
de los micromezcladores que se basan en la difusión entre láminas de
fluido microscópicas es que se requiere una velocidad de flujo
relativamente pequeña para generar y mantener las condiciones de
flujo laminar. Con este principio de mezclado sólo pueden obtenerse
rendimientos relativamente reducidos.
También son conocidos los micromezcladores que
constan de componentes conductores dotados de canales pasantes, o
bien de películas dotadas de ranuras que, cuando están superpuestos
en capas, forman un número de canales para los distintos fluidos a
mezclar, de modo que las dimensiones de los canales son del orden de
micrómetros. Los flujos de eductos salen hacia un recinto de
mezclado en forma de láminas de fluido contiguas, de modo que la
mezcla se efectúa por difusión y/o turbulencia (ver, en especial,
WO-97/17130 y la bibliografía que en él se cita,
así como WO-97/17133, WO-95/30475,
WO-97/16239 y WO-00/78438). La
fabricación de estos componentes es especialmente costosa y
compleja y, durante el transporte de los fluidos a mezclar por
múltiples canales largos y muy estrechos, se pueden producir
pérdidas de presión relativamente elevadas. Esto puede requerir la
utilización de potentes sistemas de bombas, si se desea conseguir
rendimientos elevados.
El documento WO-01/43857A1 da a
conocer un micromezclador estático que comprende una caja con, como
mínimo, dos conductos de alimentación de fluido; como mínimo, un
conducto de descarga de fluido; y, como mínimo, dos placas
dispuestas en una pila, de modo que las placas están superpuestas de
manera que las aberturas de entrada forman canales secundarios para
conducir el correspondiente flujo de educto, y las zonas de mezclado
forman un canal principal para la descarga del flujo del producto,
y los canales principal y secundarios se extienden a través de la
pila.
El documento US-6.494.614 B1 da
a conocer una pieza componente con forma de placa, para un
micromezclador estático, la cual comprende,
- -
- como mínimo, una abertura de entrada para la entrada de, como mínimo, un flujo de educto en un canal de conexión situado en el plano de la placa y, como mínimo, una abertura de salida para la salida del flujo de educto hacia una zona de mezclado situada en el plano de la placa;
- -
- en donde la abertura de entrada está comunicada con la abertura de salida mediante el canal de conexión situado en el plano de la placa;
- -
- en donde el canal de conexión, antes de la desembocadura en la zona de mezclado, está dividido en dos o más canales parciales mediante unidades de microestructuras;
- -
- en donde las anchuras de los canales parciales son del orden de un milímetro a menos de un milímetro y menores que la anchura de la zona de mezclado; y
- -
- la relación entre la anchura máxima de la zona de mezclado y la anchura de los canales parciales es en su punto de salida hacia la zona de mezclado es superior a 2.
La presente invención tiene por objeto dar a
conocer un dispositivo para mezclar, como mínimo, dos fluidos, el
cual, con pérdidas de presión lo más pequeñas posibles, haga posible
un mezclado a fondo rápido e intensivo, ocupe poco espacio y
permita una fabricación sencilla de los componentes necesarios.
Este objetivo se logra con el micromezclador de
la reivindicación 1.
A continuación se emplea el término
"fluido" para designar una sustancia gaseosa o líquida, o una
mezcla de tales sustancias, la cual puede contener en disolución o
dispersión una o varias sustancias sólidas, líquidas o gaseosas. El
concepto "mezclar" también abarca los procesos de disolver,
dispersar y emulsionar. En consecuencia, el concepto "mezcla"
comprende las disoluciones, las emulsiones
líquido-líquido, y las dispersiones
gas-líquido y sólido-líquido.
El término "canales parciales" también
comprende una división del flujo de educto en flujos parciales,
inmediatamente antes de su salida hacia la zona de mezclado,
mediante deflectores con microestructuras. Las dimensiones de
dichos deflectores, en especial, sus longitudes y anchuras, pueden
ser de milímetros o bien, preferiblemente, inferiores a 1 mm.
Preferiblemente, los canales parciales tienen la longitud mínima
necesaria, por lo que, para un caudal dado, requieren presiones
relativamente reducidas. Preferiblemente, la relación entre la
longitud y la anchura de los canales parciales es del orden de 1:1
a 20:1, en especial, de 8:1 a 12:1, de modo especialmente
preferible, aproximadamente 10:1. Preferiblemente, los deflectores
con microestructuras están configurados de forma que la velocidad
del flujo de educto en la salida hacia la zona de mezclado sea no
sólo mayor que en la entrada al canal de conexión, sino también,
preferiblemente, mayor que la velocidad del flujo de producto a
través de la zona de mezclado.
Los canales de conexión y los canales parciales
montados en las placas se pueden realizar con la forma que se
desee. Tanto las placas como cada uno de los canales que contienen
pueden tener diferentes alturas, anchuras y espesores, para poder
transportar medios y cantidades diferentes. La forma básica de las
placas es discrecional, y puede ser redondeada, por ejemplo,
circular o elíptica, o bien con ángulos, por ejemplo, rectangular o
cuadrada. También se puede optimizar la forma de las placas en lo
que respecta a la máxima reducción del peso y de la superficie no
aprovechada. Las salidas de los canales parciales pueden estar
dispuestas discrecionalmente, en una línea recta o con cualquier
forma geométrica deseada. Por ejemplo, las aberturas de salida
pueden estar dispuestas sobre una línea circular, en especial
cuando la zona de mezclado está totalmente circundada por el plano
de la placa. Se pueden conducir dos o más de dos componentes (A, B,
C, etc.) a un disco y mezclarlos en proporciones iguales o
diferentes. Los canales parciales pueden estar enfrentados, o bien
estar orientados con cualquier ángulo deseado respecto a la línea
sobre la que están situadas las salidas hacia la zona de mezclado.
Se pueden disponer, adyacentes entre sí, varios canales parciales
que conducen, por ejemplo, el componente A, y disponer en la
sección contigua del mismo disco varios canales parciales,
adyacentes entre sí, que conducen, por ejemplo, el componente B. No
obstante, mediante huecos pasantes adicionales y canales parciales
adicionales, las piezas también se pueden configurar de manera que
los componentes A, B, etc. se alternen de un canal parcial a otro
dentro de la misma placa.
Preferiblemente, en la desembocadura hacia la
zona de mezclado, los canales parciales tienen una anchura de entre
1 \mum y 2 mm, y una profundidad de entre 10 \mum y 10 mm, de
modo especialmente preferible, una anchura de entre 5 \mum y 250
\mum y una profundidad de entre 250 \mum y 5 mm.
El canal de conexión puede tener una anchura
variable. Preferiblemente, la relación entre la anchura máxima del
canal de conexión, y/o de la abertura de entrada, y la anchura de
los canales parciales en su punto de salida hacia la zona de
mezclado, es superior a 2, de modo especialmente preferible,
superior a 5. La relación entre la anchura de la zona de mezclado y
la anchura de los canales parciales es, preferiblemente, superior a
2, de modo especialmente preferible, superior a 5.
Las piezas componentes con forma de placa pueden
tener un espesor de entre 10 y 1000 \mum. La altura de los
canales es, preferiblemente, menor que 1000 \mum, de modo
especialmente preferible, menor que 250 \mum. Preferiblemente, el
espesor de pared de las unidades de microestructuras incorporadas y
del fondo del canal es menor que 100 \mum, de modo especialmente
preferible, menor que 70 \mum.
En una forma de realización especial, como
mínimo una de las aberturas de entrada o de salida, o bien la zona
de mezclado, está totalmente circundada por el plano de la placa.
Las aberturas son entonces huecos, por ejemplo, redondos o
angulares, por ejemplo, rectangulares. Para una zona de mezclado
circundada, la forma preferida es una elipse o un círculo. Los
canales parciales pueden estrecharse hacia la zona de mezclado, en
forma de toberas. Los canales parciales pueden desembocar en la
zona de mezclado en ángulo recto respecto al perímetro de la zona
de mezclado, o bien en un ángulo diferente de 90º. En caso de que no
estén dispuestos en ángulo recto, cuando se forma una pila de
varias placas mezcladoras se prefiere disponer contiguas las placas
con desviaciones opuestas respecto al ángulo recto. Igualmente, si
los canales parciales están dispuestos en espiral, cuando se forma
una pila con varias placas mezcladoras se prefiere disponer
contiguas las placas con sentidos de giro de la espiral
opuestos.
Preferiblemente, el canal de conexión entre las
aberturas se configura mediante un ahuecamiento. Sin embargo, la
abertura de entrada y/o de salida, o la zona de mezclado, también se
pueden disponer en el borde de la placa o mediante entalladuras en
el borde de la placa.
En otra forma de realización especial existen,
como mínimo, dos aberturas de entrada para, como mínimo, dos
eductos diferentes, de modo que cada abertura de entrada está
conectada con la zona de mezclado mediante un canal de conexión.
Preferiblemente, se disponen dos aberturas de salida para dos
eductos diferentes, en lados opuestos de la zona de mezclado, de
modo que la zona de mezclado, preferiblemente, queda situada
totalmente rodeada dentro del plano de la placa.
Como materiales para las piezas son adecuados,
por ejemplo, los metales, en especial, los metales resistentes a la
corrosión, por ejemplo, el acero fino, así como vidrios, cerámica o
material plástico. Las piezas se pueden fabricar mediante las
técnicas, de por sí conocidas, para generar microestructuras sobre
superficies, por ejemplo, mediante mordentado o fresado de metales,
o bien mediante estampado o inyección de materiales plásticos.
Un micromezclador estático, según la presente
invención, comprende una caja con, como mínimo, dos conductos de
alimentación de fluidos y, como mínimo, un conducto de salida de
fluido. En la caja existen, como mínimo, dos piezas con forma de
placa, según la presente invención, que componen el micromezclador,
dispuestas como una pila. Se pueden formar pilas con cualquier
número de placas, lo que permite conseguir un caudal proporcional a
la altura de la pila. Para asegurar la misma presión en todos los
puntos del mezclador, en caso de longitudes grandes, se puede
realizar la alimentación de fluido en varios sitios. Se pueden
disponer tuercas o puentes en las placas o sobre las mismas, para
facilitar el apilado y el ajuste. Las placas se sitúan una sobre
otra de modo tal, que las aberturas de entrada forman canales
secundarios para la alimentación del correspondiente flujo de
educto, y las aberturas de salida y/o las zonas de mezclado forman
conjuntamente un canal principal para la descarga del producto; y
de modo que el canal principal y los canales secundarios se
extienden a través de la pila. En total, el micromezclador puede
comprender, por ejemplo, como mínimo 5, 10, 100 y hasta más de 1000
canales parciales, y consiste en una pila de placas, cada una de las
cuales comprende varios canales parciales.
Preferiblemente, cada flujo parcial de un primer
educto A, que sale de una abertura de salida de una placa hacia la
zona de mezclado, es contiguo a un flujo parcial de un segundo
educto B que sale por una abertura de salida de una placa cercana
hacia la zona de mezclado, y en la zona de mezclado se produce una
mezcla mediante difusión y/o turbulencia.
En una forma de realización del micromezclador,
los canales de conexión de las placas están configurados mediante
acanaladuras o ahuecamientos, y los canales de conexión, antes de
desembocar en la zona de mezclado, están divididos en canales
parciales mediante unidades de microestructuras dispuestas sobre las
placas. En una forma de realización alternativa, los canales de
conexión de las placas están formados por entalladuras en las
placas, de modo que las placas están dispuestas como placas
intermedias entre una placa de tapa y una placa de fondo, y los
canales de conexión, antes de desembocar en la zona de mezclado, se
dividen en canales parciales mediante las unidades de
microestructuras dispuestas en la placa de tapa y/o en la placa de
fondo. En el micromezclador según la presente invención, se pueden
integrar intercambiadores de calor para aportar o descargar
calor.
El micromezclador según la presente invención
también es adecuado, en particular, para reacciones químicas de
componentes gaseosos, en especial, para las reacciones de
combustión. Por ello, la invención se refiere a un reactor de
combustión, por ejemplo, un quemador de gas o de gasóleo. El reactor
de combustión comprende como componente principal un micromezclador
según la presente invención, al igual que, como mínimo, una primera
conexión para la alimentación de un medio combustible líquido o
gaseoso y, como mínimo, una segunda conexión para la alimentación
de un medio impulsor de la reacción de combustión que contenga
oxígeno, por ejemplo, aire. La alimentación de estos componentes se
puede configurar para optimizar determinados parámetros que
caracterizan a la reacción. Esto se aplica, en especial, a la
temperatura de la llama y a los productos que se generan mediante
la reacción. Cuando se quema un gas combustible (por ejemplo,
metano) con aire atmosférico, la formación de óxidos de nitrógeno
se puede reducir al mínimo reduciendo la temperatura de combustión.
Se puede configurar la llama para que sea convergente o divergente,
disponiendo adecuadamente las aberturas de salida de forma convexa
o cóncava. Mediante la disposición adecuada de los canales, también
se pueden producir llamas de apoyo alimentadas con una presión de
gas constante por uno de los canales secundarios. Entonces de puede
iniciar la reacción mediante la conexión adicional de los demás
canales secundarios. Para realizar quemadores del tipo de los
quemadores de toberas, también son posibles las cámaras de reacción
(zonas de mezclado) con forma de cilindro. Además de los medios en
la misma fase, tales como gas/gas, también se pueden mezclar medios
en diferente fase, por ejemplo, gas/líquido, en especial, para
quemar líquidos combustibles, por ejemplo, gasolina o aceite.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
para llevar a cabo reacciones químicas, en el que
- -
- como mínimo dos flujos de eductos fluidos, que inicialmente se mantienen separados y que contienen componentes capaces de reaccionar, o que están constituidos por tales componentes, se mezclan entre sí;
- -
- de modo que durante el mezclado o después de él, espontáneamente o inducida por mediante catalizadores adecuados, se produzca una reacción química de los componentes;
y de modo que el mezclado se realice utilizando,
como mínimo, una de las piezas componentes según la presente
invención, o bien, como mínimo, un micromezclador estático según la
presente invención.
Para aumentar la capacidad del procedimiento
según la presente invención, se puede aumentar el número de canales
en las placas, o bien se puede aumentar el número de placas
colocadas unas sobre otras en un micromezclador, o bien se pueden
operar varios micromezcladores conectados en paralelo en forma de
módulos. También se pueden operar dos o más micromezcladores
conectados en serie uno tras otro. En tales casos, es especialmente
ventajoso elaborar primero una premezcla bruta con un
micromezclador con canales de gran diámetro, y que los
micromezcladores posteriores tengan canales de diámetro cada vez
menor.
A continuación se explican, con referencia a los
dibujos, ejemplos de formas de realización de los elementos
componentes y de micromezcladores según la presente invención:
las Figs. 1a-b muestran placas
mezcladoras con dos aberturas de entrada, para dos flujos de educto,
con aberturas de entrada y aberturas de salida circundadas;
la Fig. 1c muestra una placa mezcladora con una
única abertura de entrada, con aberturas de entrada y de salida
circundadas;
la Fig. 1d muestra una placa mezcladora con una
abertura de entrada, otra de paso y otra de salida, todas ellas
circundadas;
las Figs. 2a-c muestran placas
mezcladoras con tres aberturas de entrada, para hasta tres flujos de
educto diferentes, con aberturas de entrada y aberturas de salida
circundadas;
las Figs. 3a-b muestran placas
mezcladoras con dos aberturas de entrada en el borde de la placa,
para dos flujos de educto, y una abertura de salida circundada;
las Figs. 3c-d muestran placas
mezcladoras con cuatro aberturas de entrada en el borde de la placa,
para hasta cuatro flujos de educto diferentes, y una abertura de
salida circundada;
las Figs. 4a-f muestran placas
mezcladoras, cada una de las cuales tiene una abertura de entrada y
una abertura de paso circundadas, para dos flujos de educto, y una
abertura de salida en el borde de la placa;
las Figs. 5a-b muestran placas
mezcladoras, cada una de las cuales tiene una abertura de entrada
circundada y dos aberturas de paso circundadas, para hasta tres
flujos de educto, y una abertura de salida en el borde de la
placa;
la Fig. 6a muestra una sección longitudinal de
la estructura esquemática de un micromezclador estático utilizable
como microrreactor.
la Fig. 6b muestra un disco mezclador en una
caja abierta;
las Figs. 7a-b muestran placas
mezcladoras con aberturas de entrada y de paso circundadas, y
canales parciales adicionales, de modo que por los canales
parciales contiguos pueden circular eductos diferentes;
las Figs. 8a,c muestran placas mezcladoras con
aberturas de entrada y de paso circundadas, y canales parciales
adicionales, de modo que por los canales parciales contiguos pueden
circular eductos diferentes;
la Fig. 8b muestra una placa mezcladora con
abertura de entrada circundada y tres aberturas de paso circundadas,
y canales parciales adicionales, de modo que por los canales
parciales contiguos pueden circular eductos diferentes;
la Fig. 9 muestra un micromezclador con caja y
con una pila de varias placas mezcladoras.
Las Figs. 1a y 1b muestran una forma de
realización. Cada placa (1) comprende dos aberturas de entrada (2)
circundadas. Cada abertura de entrada (2) está conectada con un
canal de conexión (3) conformado mediante un ahuecamiento o
entalladura en el plano de la placa. Cada canal de entalladura (3)
está dividido en numerosos canales parciales (7) mediante numerosas
unidades de microestructuras (6). Los canales parciales (7)
desembocan por las aberturas de salida (4) en una zona de mezclado
(5) circundada. Las aberturas de salida (4) están dispuestas en una
línea circular alrededor de la zona de mezclado (5). La zona de
mezclado (5) y las aberturas de entrada (2) están configuradas en
las placas en forma de huecos pasantes. Las unidades de
microestructuras están configuradas, en calidad de ejemplo, de
forma curvada en espiral, de modo que las espirales en la Fig. 1a y
en la Fig. 1b tienen sentidos de giro opuestos. Sin embargo, las
unidades de microestructuras también pueden estar configuradas en
línea recta no curvada. Cuando las placas están configuradas con
forma redonda, comprenden, preferiblemente, escotaduras (8) en el
borde, las cuales pueden actuar, junto con elementos de sujeción
(14) en una caja (11), para evitar que las placas giren o se
deslicen. Sin embargo, las placas también pueden estar configuradas
como angulares, preferiblemente, con forma de rectángulo, por
ejemplo, un cuadrado. En ese caso, se puede prescindir de
escotaduras y de elementos de sujeción. A través de las dos
aberturas de entrada (2) se pueden conducir dos flujos de educto
diferentes a un plano de la zona de mezclado (5), de modo que las
aberturas de salida asociadas a los dos diferentes flujos de educto
están situadas, preferiblemente, en puntos opuestos.
Preferiblemente, un micromezclador comprende una pila de varias
piezas componentes superpuestas, de modo que las placas según la
Fig. 1a se alternan con las placas según la Fig. 1b, y se obtiene
una estructura por capas alternadas
A-B-A-B, etc. Con
ello, es posible conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos de
educto diferentes verticalmente muy próximos entre sí. Las placas
están situadas en la pila de forma tal, que las aberturas de
entrada de los canales secundarios para aportar el correspondiente
flujo de educto y las zonas de mezclado forman un canal principal
para la descarga del flujo de producto. No obstante, a través del
canal principal también se puede aportar un fluido que forma una
posterior fase continua de la mezcla.
La Fig. 1c muestra otra forma de realización. La
placa (1) comprende una única abertura de entrada (2) circundada,
que está conectada con un canal de conexión (3) formado mediante una
entalladura en el plano de la placa. El canal de entalladura (3)
está dividido en numerosos canales parciales (7) mediante numerosas
unidades de microestructuras (6). Los canales parciales (7)
desembocan por las aberturas de salida (4) en la zona de mezclado
(5). Las aberturas de salida (4) están dispuestas en una línea
circular alrededor de la zona de mezclado (5). La zona de mezclado
(5) y las aberturas de entrada (2) están configuradas en las placas
en forma de huecos pasantes. Las unidades de microestructuras están
configuradas, por ejemplo, de forma curvada en espiral. Sin
embargo, las unidades de microestructuras también pueden estar
configuradas en línea recta, no curvada o con cualquier otra forma
geométrica deseada. Preferiblemente, un micromezclador comprende una
pila de varias piezas componentes apoyadas unas en otras. Las
placas están situadas en la pila de forma tal, que las aberturas de
entrada forman un canal secundario para aportar el correspondiente
flujo de educto, y las zonas de mezclado forman un canal principal
para la descarga del flujo de producto. A través del canal principal
se puede añadir uno de los componentes a mezclar, preferiblemente
un fluido que forma la posterior fase continua de la mezcla. Esta
forma de realización es especialmente adecuada, por ejemplo, para
incorporar gases a líquidos o para elaborar dispersiones. Para
ello, el líquido que recibirá los gases y/o el medio de dispersión
se conducen por el canal principal central y el gas y/o el material
a dispersar se incorporan a través del canal secundario.
Preferiblemente, la pila de placas puede estar configurada como una
estructura por capas alternadas, de modo que se sitúan
alternadamente, una sobre otra, placas cuyas unidades de
microestructuras (6) tienen sentidos de giro opuestos. Sin embargo,
también se puede utilizar un único tipo de placas. En ese caso, las
unidades de microestructuras, preferiblemente, están configuradas
como rectas y conformadas de modo que los canales parciales
forman
toberas.
toberas.
La Fig. 1d muestra otra forma de realización. La
placa (1) comprende una abertura de entrada (2) circundada, una
zona de mezclado (5) circundada, y una abertura de paso (9)
circundada. La abertura de entrada (2) está conectada con un canal
de conexión (3) formado por una entalladura en el plano de la placa,
el cual está dividido en numerosos canales parciales (7) mediante
numerosas unidades de microestructuras (6). Los canales parciales
(7) desembocan por las aberturas de salida (4) en la zona de
mezclado (5). Las aberturas de salida (4) están dispuestas en una
línea circular alrededor de la zona de mezclado (5). La zona de
mezclado (5), la abertura de entrada (2) y la abertura de paso (9)
están configuradas como huecos pasantes en la placa. Las unidades
de microestructuras están configuradas, por ejemplo, con forma
curvada en espiral. Sin embargo, las unidades de microestructuras
también pueden estar configuradas en línea recta, no curvada o con
cualquier otra forma geométrica deseada. Con piezas deflectoras
(10) en el canal de conexión, se pueden optimizar las condiciones
de flujo en el canal de conexión (3). Cuando las placas están
configuradas con forma redonda, comprenden, preferiblemente,
escotaduras (8) en el borde, las cuales pueden actuar, conjuntamente
con elementos de sujeción (14) en una caja (11), para evitar que
las placas giren o se deslicen. Un micromezclador comprende,
preferiblemente, una pila de varias piezas componentes
superpuestas, de modo que las placas, según la Fig. 1d, están
colocadas alternadamente una sobre otra, giradas en 180º. Con ello,
es posible conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos de educto
diferentes verticalmente muy próximos entre sí. Las placas están
superpuestas en la pila de forma tal, que las aberturas de entrada
(2) y las aberturas de paso (9) se alternan y forman dos canales
secundarios para aportar dos flujos de educto, y las zonas de
mezclado forman un canal principal para la descarga del flujo de
producto. No obstante, a través del canal principal también se puede
aportar un fluido que forma una posterior fase continua de la
mezcla. De forma ventajosa, la pila de placas puede estar
configurada como una estructura por capas alternadas, de modo que
se sitúan alternadamente, una sobre otra, placas cuyas unidades de
microestructuras (6) con forma de espiral tienen sentidos de giro
opuestos. Sin embargo, también se puede utilizar un único tipo de
placas. En ese caso, las unidades de microestructuras,
preferiblemente, están configuradas como rectas y conformadas de
modo que los canales parciales forman boquillas.
Las Figs. 2a a 2c muestran otra forma de
realización. Cada placa (1) comprende tres aberturas de entrada (2)
circundadas. Cada abertura de entrada (2) está conectada con un
canal de conexión (3) conformado mediante una entalladura en el
plano de la placa. Cada canal de entalladura (3) está dividido en,
como mínimo, dos canales parciales (7) mediante, como mínimo, dos
unidades de microestructuras (6). Mediante un número mayor de
unidades de microestructuras se puede dividir en un número
correspondientemente mayor de canales parciales. Los canales
parciales (7) desembocan por las aberturas de salida (4) en la zona
de mezclado (5). Las aberturas de salida (4) están dispuestas en
una línea circular alrededor de la zona de mezclado (5). La zona de
mezclado (5) y las aberturas de entrada (2) están configuradas en
las placas en forma de huecos pasantes. Las unidades de
microestructuras pueden estar configuradas con forma de espiral de
distintos sentidos de giro o bien con forma de línea recta. A
través de las tres aberturas de entrada (2) se pueden introducir en
un plano de la zona de mezclado (5) hasta tres flujos de eductos
iguales o diferentes. Preferiblemente, un micromezclador comprende
una pila de varias piezas componentes superpuestas, de modo que los
distintos tipos de placas, según las Figs. 2a, 2b y 2c se alternan,
y se obtiene una estructura por capas alternadas, por ejemplo,
ABCABC. Con ello, se consigue conducir a la zona de mezclado (5) en
cada caso dos flujos de educto diferentes verticalmente muy
próximos entre sí. Las placas están situadas en la pila de forma
tal, que las aberturas de entrada de los canales secundarios para
aportar el correspondiente flujo de educto y las zonas de mezclado
conforman un canal principal para la descarga del flujo de
producto. No obstante, a través del canal principal también se
puede aportar un fluido que forma una posterior fase continua de la
mezcla.
Las Figs. 3a y 3b muestran otra forma de
realización. Cada placa (1) comprende dos aberturas de entrada (2)
situadas en el borde de la placa. Cada abertura de entrada (2) está
conectada con un canal de conexión (3) conformado mediante una
entalladura en el plano de la placa. Cada canal de entalladura (3)
está dividido en numerosos canales parciales (7) mediante numerosas
unidades de microestructuras (6). Los canales parciales (7)
desembocan por las aberturas de salida (4) en una zona de mezclado
(5) circundada. Las aberturas de salida (4) están dispuestas sobre
una línea recta. La zona de mezclado (5) está configurada en las
placas, por ejemplo, como un hueco rectangular pasante. Las
unidades de microestructuras, por ejemplo, están configuradas con
inclinación respecto a la dirección de flujo, de modo que las
inclinaciones en las Figs. 1a y 1b son opuestas. Sin embargo, las
unidades de microestructuras también pueden tener la misma
inclinación, o no tener inclinación. La forma básica de las placas
es aproximadamente cuadrada, pero también pueden tener cualquier
otra forma geométrica básica (angular, redonda, elíptica, etc.)
deseada. A través de las dos aberturas de entrada (2), se pueden
conducir dos flujos de educto diferentes a un plano de la zona de
mezclado (5), de modo que las aberturas de salida asociadas a los
dos diferentes flujos de educto están situadas, preferiblemente, en
puntos opuestos. Preferiblemente, un micromezclador comprende una
pila de varias piezas componentes superpuestas, de modo que las
placas según la Fig. 3a se alternan con las placas según la Fig. 3b,
y se obtiene una estructura por capas alternadas
A-B-A-B. Con ello,
es posible conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos de educto
diferentes verticalmente muy próximos entre sí. Las placas están
superpuestas en la pila de forma tal, que las aberturas de entrada,
junto con la caja del mezclador, forman en el borde del mezclador
canales secundarios para aportar el correspondiente flujo de
educto, y las zonas de mezclado forman dentro del mezclador un canal
principal para la descarga del flujo de producto. No obstante, a
través del canal principal también se puede aportar un fluido que
forma una posterior fase continua de la mezcla.
Las Figs. 3c y 3d muestran otra forma de
realización. Cada placa (1) comprende cuatro aberturas de entrada
(2) situadas en el borde de la placa. Cada abertura de entrada (2)
está conectada con un canal de conexión (3) conformado mediante una
entalladura en el plano de la placa. Cada canal de entalladura (3)
está dividido por varias unidades de microestructuras (6) en varios
canales parciales (7). Los canales parciales (7) desembocan por las
aberturas de salida (4) en una zona de mezclado (5) circundada. Las
aberturas de salida (4) están dispuestas sobre una línea circular.
Los canales de conexión están curvados en forma de espiral, cuyo
sentido de giro es opuesto en las Figs. 3c y 3d. La zona de
mezclado (5) está configurada en las placas, por ejemplo, como un
hueco pasante. Las unidades de microestructuras están configuradas,
por ejemplo, con forma recta, aunque también pueden tener forma
inclinada o curvada en espiral. La forma básica de las placas es
aproximadamente cuadrada, pero también pueden tener cualquier otra
forma geométrica básica (angular, redonda, elíptica, etc.) deseada.
A través de las cuatro aberturas de entrada (2) se pueden conducir
flujos de educto, iguales o hasta cuatro diferentes, a un plano de
la zona de mezclado (5), de modo que las aberturas de salida
asociadas a los diferentes flujos de educto están situadas,
preferiblemente, en puntos opuestos. Preferiblemente, un
micromezclador comprende una pila de varias piezas componentes
superpuestas, de modo que las placas según la Fig. 3c se alternan
con las placas según la Fig. 3d cuyos canales de conexión tienen
sentido de giro opuesto, con lo que se obtiene una configuración
con una estructura por capas alternadas
A-B-A-B. Con ello,
es posible conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos de educto
diferentes verticalmente muy próximos entre sí. Las placas están
superpuestas en la pila de forma tal, que las aberturas de entrada
junto con la caja del mezclador forman en el borde del mezclador
canales secundarios para aportar el correspondiente flujo de educto,
y las zonas de mezclado forman dentro de la zona de mezclado un
canal principal para la descarga del flujo de producto. No obstante,
a través del canal principal también se puede aportar un fluido que
forma una posterior fase continua de la
mezcla.
mezcla.
Las Figs. 4a a 4f muestran otras formas de
realización. Cada placa (1) comprende una abertura de entrada (2)
circundada y una abertura de paso (9) circundada. Cada abertura de
entrada (2) está conectada con un canal de conexión (3) conformado
mediante una entalladura en el plano de la placa. Cada canal de
entalladura (3) está dividido en numerosos canales parciales (7)
mediante numerosas unidades de microestructuras (6). Los canales
parciales (7) desembocan, por aberturas de salida (4) dispuestas en
el borde de la placa, en una zona de mezclado (5) situada fuera de
la superficie de la placa. Las aberturas de salida (4) pueden estar
dispuestas sobre líneas rectas (Figs. 4e y 4f) o sobre segmentos de
arco, y los segmentos de arco pueden ser convexos (Figs. 4a y 4b) o
bien cóncavos (Figs. 4c y 4d). Las aberturas de entrada (2) y las
aberturas de paso (9) están configuradas en las placas en forma de
huecos pasantes. Las unidades de microestructuras pueden estar
dispuestas en paralelo o con diversos ángulos respecto a la
dirección de flujo prefijada para el canal de conexión. Cuando las
placas están configuradas con forma redonda, comprenden,
preferiblemente, escotaduras (8) en el borde, las cuales pueden
actuar, conjuntamente con elementos de sujeción (14) en una caja
(11), para evitar que las placas giren o se deslicen.
Preferiblemente, un micromezclador comprende una pila de varias
piezas componentes superpuestas, de modo que las placas según la
Fig. 4a se alternan con las placas según la Fig. 4b, las de la Fig.
4c con las de la Fig. 4d, o bien las de la Fig. 4e con las de la
Fig. 4f, de modo que se obtiene una configuración con una
estructura por capas alternadas
A-B-A-B. Con ello,
se consigue conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos de educto
diferentes verticalmente muy próximos entre sí. Preferiblemente, en
placas contiguas, los ángulos de los canales parciales son
diferentes en la desembocadura en la zona de mezclado, respecto a
la línea del perímetro, de modo especialmente preferido, con
desviaciones opuestas respecto a 90º. Las placas están superpuestas
en la pila de manera que las aberturas de entrada (2) y las
aberturas de salida (9) se alternan y forman dos canales
secundarios situados en el interior del mezclador, para conducir
dos flujos de educto. La zona de mezclado puede formar con una caja
un canal principal para descargar el flujo de producto, pero
también puede estar abierta hacia el exterior. La forma de
construcción abierta hacia el exterior es especialmente preferida
cuando el micromezclador es un microrreactor destinado a quemar
fluidos, por ejemplo, gases o líquidos combustibles. Una forma de
realización configurada como reactor de gases comporta, como
mínimo, una primera conexión para la alimentación de un medio
combustible y, como mínimo, una segunda conexión de un medio
impulsor de la combustión, en especial, un gas que contiene oxígeno,
por ejemplo, aire. La adición del medio combustible y del medio
impulsor de la combustión se puede realizar a través de uno de los
dos canales secundarios.
Las Figs. 5a y 5b muestran otras formas de
realización. Cada una de las placas (1) comprende una abertura de
entrada (2) circundada y dos aberturas de paso (9) circundadas. Cada
abertura de entrada (2) está conectada con un canal de conexión (3)
conformado mediante una entalladura en el plano de la placa. Cada
canal de entalladura (3) está dividido en numerosos canales
parciales (7) mediante numerosas unidades de microestructuras (6).
Los canales parciales (7) desembocan por aberturas de salida (4)
dispuestas en el borde de la placa en una zona de mezclado (5)
situada fuera de la superficie de la placa. Las aberturas de salida
(4) pueden estar dispuestas sobre líneas rectas (Fig. 5a) o sobre
segmentos de arco (Fig. 5b), y los segmentos de arco pueden ser
convexos o bien cóncavos. Las aberturas de entrada (2) y las
aberturas de paso (9) están configuradas en las placas en forma de
huecos pasantes. Las unidades de microestructuras pueden estar
dispuestas en paralelo o con diversos ángulos respecto a la
dirección de flujo prefijada para el canal de conexión. Cuando las
placas están configuradas con forma redonda, comprenden,
preferiblemente, escotaduras (8) en el borde, las cuales pueden
actuar, conjuntamente con elementos de sujeción (14) en una caja
(11), para evitar que las placas giren o se deslicen.
Preferiblemente, un micromezclador comprende una pila de varias
piezas componentes superpuestas, de modo que las placas de los tres
tipos diferentes, según las Figs. 5a y 5b se alternan, y se obtiene
una configuración con una estructura por capas alternadas
A-B-C-A-B-C.
Con ello, es posible conducir en cada caso a la zona de mezclado
(5) flujos de educto diferentes, verticalmente muy próximos entre
sí. Preferiblemente, en placas contiguas, los ángulos de los
canales parciales son diferentes en la desembocadura en la zona de
mezclado respecto a la línea del perímetro y, de modo especialmente
preferido, tienen desviaciones opuestas respecto a 90º. Las placas
(1) están superpuestas en la pila de tal modo que las aberturas de
entrada (2) y las aberturas de paso (9) se alternan, y forman
canales secundarios, situados dentro del mezclador, para conducir
hasta tres flujos de educto diferentes. La zona de mezclado (5)
puede formar con una caja un canal principal para descargar el
flujo de producto, pero también puede estar abierta hacia el
exterior. La forma de construcción abierta hacia el exterior es
especialmente preferida cuando el micromezclador es un microrreactor
destinado a quemar fluidos, por ejemplo, gases o líquidos
combustibles.
La Fig. 6a muestra, en forma de sección
longitudinal, un esquema de la configuración de una forma de
realización de un micromezclador estático. Una caja (11) comprende
conducciones de alimentación de fluido (12a). La caja (11) contiene
una pila de varias placas mezcladoras (1) según la presente
invención. Las aberturas de entrada y/o de paso de las placas se
pueden cerrar o abrir mediante un dispositivo de cierre (13a), el
cual, preferiblemente, es desplazable perpendicularmente al plano
de las placas. El micromezclador se puede utilizar para realizar
reacciones químicas, en especial, como quemador de gas.
En los reactores de combustión, la zona de
mezclado, en la que se produce la reacción de combustión, puede
estar fuera de la caja. En otros reactores químicos y mezcladores,
la zona de mezclado puede estar situada dentro de la caja, y la
mezcla se puede descargar a través de un conducto de descarga
adecuado. En los reactores de combustión, preferiblemente en un
lugar próximo a la zona de mezclado, se dispone un mecanismo de
encendido y/o una llama de inicio o de apoyo adecuados.
La Fig. 6b muestra la sección transversal de un
mezclador estático. En una caja (11) se ha montado una placa
mezcladora (1), que se mantiene en posición mediante escotaduras (8)
y elementos de sujeción (14). Como ejemplo de placa mezcladora, se
muestra una placa según la Fig. 5a.
Las Figs. 7a y 7b, y las Figs. 8a a 8c, muestran
otras formas de realización preferidas. En estas formas de
realización, las placas (1) comprenden canales parciales (7) y (13)
contiguos entre sí, por los que pueden pasar alternadamente flujos
de educto diferentes, de manera que se pueden conducir diferentes
flujos de educto adyacentes, en un plano, hasta la zona de mezclado
(5).
Cada placa (1) representada en la Fig. (7a)
comprende una abertura de entrada (2) circundada, una zona de
mezclado (5) circundada, y una abertura de paso (9) circundada. La
abertura de entrada (2) está conectada con un canal de conexión (3)
formado por una entalladura en el plano de la placa, que está
dividido mediante numerosas unidades de microestructuras (6) en
numerosos canales parciales (7). Los canales parciales (7)
desembocan por las aberturas de salida (4) en la zona de mezclado
(5). Las aberturas de salida (4) están dispuestas en una línea
circular alrededor de la zona de mezclado (5). La zona de mezclado
(5), la abertura de entrada (2) y la abertura de paso (9) están
configuradas en las placas en forma de huecos pasantes. En las
unidades de microestructuras (6) se han integrado otros canales
parciales (13) ahuecados, apantallados respecto al canal de
conexión (3), que desembocan en la zona de mezclado (5). Los canales
parciales (7) y los canales parciales (13) adicionales están
dispuestos alternadamente y son contiguos. Adicionalmente, las
placas comprenden huecos pasantes (12), de modo que el número de
huecos pasantes (12) y el número de canales parciales (13)
adicionales coinciden. Los huecos pasantes (12) están dispuestos de
manera que, cuando una placa (1), girada en 180º se coloca sobre
una segunda placa (1), cada uno de ellos queda situado sobre los
canales parciales (13) adicionales de la placa situada debajo. Un
flujo de educto que fluye por la abertura de entrada (2) al canal de
conexión (3), puede pasar por los huecos pasantes (12) a un canal
parcial (13) adicional de una placa situada debajo. Los ángulos que
forman los canales parciales (7) y (13) entre sí y respecto al
perímetro de la zona de mezclado pueden ser diferentes. En la Fig.
7a, los ángulos de los canales parciales (7), comparados con los
ángulos de los canales parciales (13) adicionales, respecto al
perímetro de la zona de mezclado (5), presentan desviaciones
opuestas respecto a 90º. Gracias a ello, las aberturas de salida de
cada dos canales parciales están orientadas una hacia otra. De este
modo se pueden conducir uno contra otro dos flujos de educto
diferentes. Sin embargo, los canales parciales también pueden
extenderse paralelos hacia la zona de mezclado, en ángulo recto o
inclinados. La Fig. 7a muestra dos placas (1) adyacentes idénticas,
giradas en 180º. La Fig. 7b muestra esquemáticamente dos placas
superpuestas giradas en 180º. Un micromezclador comprende,
preferiblemente, una pila de varias piezas componentes
superpuestas, de modo que las placas, según la Fig. 7a, están
alternadamente superpuestas, giradas en 180º. Con ello, es posible
conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos de educto diferentes,
sea verticalmente muy próximos entre sí, sea lateralmente contiguos.
Las placas están superpuestas en la pila de forma tal, que las
aberturas de entrada (2) y las aberturas de paso (9) se alternan y
forman dos canales secundarios para aportar dos flujos de educto, y
las zonas de mezclado forman un canal principal para la descarga
del flujo de producto. No obstante, a través del canal principal
también se puede aportar un fluido que forma una posterior fase
continua de la mezcla. Además, las placas están superpuestas de
manera que cada hueco pasante (12) adicional de una placa está
comunicado con un correspondiente canal parcial (13) adicional de
una placa contigua.
La Fig. 8a muestra una forma de realización
similar a la de la Fig. 7a, con la diferencia de que los canales
parciales (7) y los canales parciales (13) adicionales son paralelos
y se llevan a la zona de mezclado (5) inclinados con el mismo
ángulo. La placa izquierda de la Fig. 8a se diferencia de la placa
derecha en que el ángulo de los canales parciales (7) y (13)
respecto al perímetro de la zona de mezclado (5) tienen desviaciones
opuestas respecto a 90º. Preferiblemente, un micromezclador
comprende una pila de varias piezas componentes superpuestas, de
modo que las placas izquierda y derecha se alternan, según la Fig.
8a, y se obtiene una configuración con una estructura por capas
alternadas A-B-A-B.
Con ello, es posible conducir a la zona de mezclado (5) dos flujos
de educto diferentes verticalmente muy próximos entre sí, en ángulos
opuestos.
La Fig. 8c muestra una forma de realización
similar a la de la Fig. 8a, con la diferencia de que los canales
parciales (7) y los canales parciales (13) adicionales son paralelos
y se llevan perpendicularmente a la zona de mezclado (5).
Preferiblemente, un micromezclador comprende una pila de varias
piezas componentes superpuestas, de modo que las placas izquierda y
derecha, según la Fig. 8c, se alternan, y se obtiene una
configuración con una estructura por capas alternadas
A-B-A-B. Las placas
están superpuestas en la pila de forma tal, que las aberturas de
entrada (2) y las aberturas de paso (9) se alternan y forman dos
canales secundarios para aportar dos flujos de educto, y las zonas
de mezclado forman un canal principal para la descarga del flujo de
producto. Además, las placas están superpuestas de tal manera que
cada hueco pasante (12) adicional de una placa está comunicado con
un correspondiente canal parcial (13) adicional de una placa
contigua. Con ello, es posible conducir a la zona de mezclado (5)
dos flujos de educto diferentes, tanto verticalmente muy próximos
entre sí, como lateralmente contiguos.
La Fig. 8b muestra otra forma de realización.
Una placa (1) comprende una abertura de entrada (2) circundada,
tres aberturas de paso (9) circundadas y una zona de mezclado (5)
circundada. La abertura de entrada (2) está conectada con un canal
de conexión (3) formado por una entalladura en el plano de la placa,
el cual está dividido mediante numerosas unidades de
microestructuras (6) en numerosos canales parciales (7). Los canales
parciales (7) desembocan por las aberturas de salida (4) en la zona
de mezclado (5). Las aberturas de salida (4) están dispuestas en
una línea circular alrededor de la zona de mezclado (5). La zona de
mezclado (5), la abertura de entrada (2) y la abertura de paso (9)
están configuradas en las placas en forma de huecos pasantes. En
las unidades de microestructuras (6) se han integrado canales
parciales (13) adicionales ahuecados, apantallados respecto al
canal de conexión (3), que desembocan en la zona de mezclado (5).
Los canales parciales (7) y los canales parciales (13) adicionales
están dispuestos alternadamente y son contiguos. Adicionalmente, las
placas comprenden huecos pasantes (12), de modo que el número de
huecos pasantes (12) es igual que el número de canales parciales
(13) adicionales. Los huecos pasantes (12) están dispuestos de
manera que, cuando una placa (1), girada en 180º, se coloca sobre
una segunda placa (1), cada uno de ellos queda situado sobre los
canales parciales (13) adicionales de la placa situada debajo. Un
flujo de educto que fluye por la abertura de entrada (2) al canal
de conexión (3), puede pasar por los huecos pasantes (12) a un canal
parcial (13) adicional de una placa situada debajo. Los ángulos que
forman los canales parciales (7) y (13), entre sí y respecto al
perímetro de la zona de mezclado, pueden ser diferentes. En la Fig.
8b, los ángulos de los canales parciales (7), referidos al
perímetro de la zona de mezclado (5), tienen una inclinación
respecto a 90º opuesta a la de los ángulos de los canales parciales
(13) adicionales. Gracias a ello, las aberturas de salida de cada
dos canales parciales están enfrentadas. De este modo se pueden
conducir uno contra otro dos flujos de educto diferentes. Sin
embargo, los canales parciales también pueden extenderse paralelos
hacia la zona de mezclado, en ángulo recto o inclinados.
Preferiblemente, un micromezclador comprende una pila de varias
piezas componentes superpuestas, de modo que las placas según la
Fig. 8b se encuentran superpuestas giradas en 90º, 180º o 270º, en
cualquier orden deseado. Con ello, es posible conducir a la zona de
mezclado (5) flujos de educto diferentes, tanto verticalmente muy
próximos entre sí, como lateralmente contiguos. En total, con el
micromezclador se pueden mezclar hasta cuatro eductos diferentes.
Las placas están superpuestas en la pila de forma tal, que las
aberturas de entrada (2) y las aberturas de paso (9) se alternan y
forman un total de cuatro canales secundarios para aportar hasta
cuatro flujos de educto, y las zonas de mezclado forman un canal
principal para la descarga del flujo de producto. No obstante, a
través del canal principal también se puede aportar un fluido que
forma una posterior fase continua de la mezcla. Además, las placas
están superpuestas de manera que cada hueco pasante (12) adicional
de una placa está comunicado con un correspondiente canal parcial
(13) adicional de una placa contigua.
En la Fig. 9 se muestra, como ejemplo, el dibujo
de despiece de una posible forma de realización de un micromezclador
según la presente invención. Una caja (1) contiene una pila de
piezas componentes según la presente invención con forma de placas
(1). Se muestra, como ejemplo, una pila de varias placas según la
Fig. 8a, si bien también se pueden utilizar otras placas según la
presente invención, en su caso, adaptando la forma de la caja, el
número y la posición de los conductos de entrada y salida de
fluidos, etc. Las placas (1) se montan de manera que las
escotaduras (8) actúen junto con los elementos de sujeción (14),
para evitar que las placas puedan girar. La caja comprende dos
conductos de alimentación de fluidos (12a) para la entrada de los
eductos. La caja se puede cerrar con una tapa (15), que comprende un
conducto de descarga de fluidos (16).
- 1
- Placa
- 2
- Abertura de entrada
- 3
- Canal de conexión
- 4
- Abertura de salida
- 5
- Zona de mezclado
- 6
- Unidad de microestructuras
- 7
- Canal parcial
- 8
- Entalladura
- 9
- Abertura de salida
- 10
- Deflectores
- 11
- Caja
- 12
- Hueco pasante
- 12a
- Conducto de alimentación de fluido
- 13
- Canal parcial adicional
- 13a
- Dispositivo de cierre
- 14
- Elemento de sujeción
- 15
- Tapa
- 16
- Conducto de descarga de fluido
Claims (5)
1. Micromezclador estático que comprende
- -
- una caja (11) con como mínimo dos conductos de alimentación de fluido (12a) y como mínimo un conducto de descarga de fluido (16) y
- -
- como mínimo dos placas (1) dispuestas en una pila dentro de la caja (11),
- -
- en donde las placas (1) están superpuestas de modo tal, que las aberturas de entrada (2) forman canales secundarios para alimentar el correspondiente flujo de educto y las zonas de mezclado (5) forman un canal principal para la descarga del flujo de producto y el canal principal y los canales secundarios se extienden a través de la pila, caracterizado por que las dos o más placas (1) dispuestas en la caja (11) están configuradas como componentes de modo tal, que la placa (1)
- -
- comprende como mínimo una abertura de entrada (2) para la entrada de como mínimo un flujo de educto en un canal de conexión (3) situado en el plano de la placa y como mínimo una abertura de salida (4) para la salida del flujo de educto a una zona de mezclado (5) situada en el plano de la placa,
- -
- en donde la abertura de entrada (2) está comunicada con la abertura de salida (4) mediante el canal de conexión (3) situado en el plano de la placa,
- -
- en donde el canal de conexión (3) está dividido en dos o más canales parciales (7) mediante unidades de microestructuras (6) antes de la desembocadura en la zona de mezclado (5), en donde las anchuras de los canales parciales son del orden de milímetros a fracciones de milímetro y son menores que la anchura de la zona de mezclado (5), y
- -
- en donde la relación entre la anchura máxima del canal de conexión (3) y la anchura de los canales parciales (7) en su salida a la zona de mezclado (5) es superior a 2.
2. Micromezclador según la reivindicación 1,
caracterizado por que los canales de conexión (3) de las
placas (1) están conformados por ahuecamientos y los canales de
conexión (3) se dividen antes de la desembocadura en la zona de
mezclado (5) en canales parciales (7) a través de unidades de
microestructuras (6) dispuestas sobre las placas.
3. Micromezclador según la reivindicación 1,
caracterizado por que los canales de conexión (3) de las
placas (1) están formados por entalladuras en las placas (1), en
donde las placas (1) están dispuestas como placas intermedias cada
una de ellas entre una placa de tapa y una placa de fondo y los
canales de conexión (3) se dividen antes de la desembocadura en la
zona de mezclado (5) en canales parciales (7) a través de unidades
de microestructuras (6) dispuestas sobre las placas de tapa y de
fondo.
4. Micromezclador según una cualquiera de las
reivindicaciones, caracterizado por que lleva integrado un
intercambiador de calor.
5. Micromezclador según la reivindicación 1,
caracterizado por que la relación entre la anchura máxima del
canal de conexión (3) y/o entre la anchura de la abertura de
entrada (2) y la anchura de los canales parciales (7) es superior a
5.
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