ES2614745T3 - Conjunto mejorado de tobera de atomización por aire de mezcla interna - Google Patents

Conjunto mejorado de tobera de atomización por aire de mezcla interna Download PDF

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ES2614745T3 ES05791572.0T ES05791572T ES2614745T3 ES 2614745 T3 ES2614745 T3 ES 2614745T3 ES 05791572 T ES05791572 T ES 05791572T ES 2614745 T3 ES2614745 T3 ES 2614745T3
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Abstract

Un conjunto de tobera (10) de pulverización que comprende un cuerpo de tobera (20), que incluye un tubo de suministro (25) de líquido que define una vía de paso (25a) de flujo líquido que tiene un orificio de descarga (24) de líquido para 5 la dirección de una corriente de flujo líquido a alta velocidad a lo largo de un eje predeterminado, una punta de pulverización (21) aguas abajo fija a dicho cuerpo (20) que tiene una espiga de incidencia (45) vertical que define una superficie de incidencia (44) primaria espaciada desde dicho orificio de descarga (27) de líquido y dispuesta transversal a dicho eje mediante lo que una corriente de líquido dirigida sobre dicha superficie de incidencia (44) golpea en dicha superficie de incidencia (44) y se rompe en una dispersión de líquido que se difunde lateralmente desde dicha superficie de incidencia (44), un suministro de aire (14) para dirigir aire presurizado a través de dicho cuerpo (20), una guía de aire (22) dispuesta alrededor de dicho eje aguas arriba de dicha superficie de incidencia (44) y formada con una superficie interna (39) que junto con dicho tubo de suministro (25) de líquido define un paso anular (40) del flujo de aire para la mejora de la velocidad del aire presurizado y dirección del aire en una cortina alrededor de la corriente de flujo de líquido para golpeo de la dispersión de líquido difundida lateralmente para romper y atomizar adicionalmente el líquido en partículas de líquido, definiendo dicha punta de pulverización (21) una cámara de expansión (42) alrededor de dicha superficie de incidencia (44) para impedir que las partículas de líquido atomizado se mezclen juntas y se vuelvan a formar como partículas mayores y teniendo dicha punta de pulverización (21) una pluralidad de orificios de descarga (46) espaciados aguas abajo desde dicha superficie de incidencia (44) a través de la que dichas partículas de líquido atomizado se descargan desde dicha cámara (42) mientras son atomizadas adicionalmente, caracterizado por dicho paso de aire (40) anular que tiene un área de paso del flujo menor que el área de dicho orificio de descarga (27) de líquido, estando la relación del área del paso anular (40) de aire al área del orificio de descarga (27) de líquido entre 1:2 y 1:3, teniendo dicha cámara de expansión (42) un área transversal "d" mayor que el área de dicha superficie de incidencia (44) siendo la relación del área de la superficie de incidencia (44) al área transversal de la cámara de expansión (42) entre 1:3,8 y 1:4,4.

Description

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DESCRIPCION
Conjunto mejorado de tobera de atomizacion por aire de mezcla interna Referencia cruzada a solicitudes de patentes relacionadas
La presente solicitud reivindica la prioridad sobre la solicitud provisional de Estados Unidos N.° de Serie 60/603.844, presentada el 23 de agosto de 2004.
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en general a toberas de pulverizacion, y mas particularmente, a toberas de pulverizacion de atomizacion por aire, de mezcla interna del tipo en el que una corriente de flujo lfquida se atomiza previamente mediante aire presurizado internamente dentro de la tobera previamente a la descarga.
Antecedentes de la invencion
Las toberas de atomizacion por aire de mezcla interna de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 son conocidas en la tecnica, tal como se muestra en la Patente de Estados Unidos n.° 5.732.885 asignada al mismo asignatario que la presente invencion. Dichas toberas de atomizacion por aire son particularmente efectivas para la generacion y descarga de una pulverizacion lfquida finamente atomizada con elevados caudales.
Las fuentes de aire presurizado disponibles en plantas de cliente son frecuentemente inadecuadas para permitir que dichas toberas de pulverizacion sean accionadas con una atomizacion optima del lfquido, particularmente en sistemas de pulverizacion que implican un gran numero de dichas toberas de atomizacion por aire. Existe la necesidad de toberas de atomizacion por aire que puedan accionarse optimamente con menos requisitos de aire presurizado de modo que (1) permitan el uso mas economico de compresores de aire mas pequenos y (2) permitan que se accionen un numero mayor de toberas de pulverizacion asistidas por aire a partir de fuentes de aire presurizado existentes. Existe tambien la necesidad de toberas de pulverizacion que esten adaptadas para efectuar una atomizacion mas fina del lfquido y que no acumulen lfquido dentro del cuerpo de la tobera lo que puede producir un goteo indeseable de la tobera, lo que desmerece el rendimiento de pulverizacion.
Objetos y sumario de la invencion
De acuerdo con la invencion se proporciona un conjunto de tobera de pulverizacion que tiene todas las caractensticas de la reivindicacion 1.
Es un objeto de la invencion proporcionar un conjunto de tobera de pulverizacion de mezcla interna adaptado para generar mas eficientemente descargas de pulverizacion lfquida atomizada por aire.
Otro objeto es proporcionar un conjunto de toberas de pulverizacion tal como se ha caracterizado anteriormente que puede accionarse para una pulverizacion optima con menores requisitos de aire presurizado.
Un objeto adicional es proporcionar un conjunto de tobera de pulverizacion de la clase anterior que sea operativa para la descarga de muestras de pulverizacion lfquida finamente atomizada.
Otro objeto adicional es proporcionar un conjunto de tobera de pulverizacion de atomizacion por aire de mezcla interna del tipo precedente que este adaptada para atomizar el lfquido finamente, mientras impide la acumulacion de lfquido dentro de la carcasa y el indeseable goteo resultante desde la tobera durante operaciones de pulverizacion.
Otro objeto adicional es proporcionar un conjunto de tobera de pulverizacion de la clase anterior que sea relativamente simple de construccion y economica de fabricar y accionar.
Otros objetos y ventajas de la invencion seran evidentes tras la lectura de la descripcion detallada a continuacion y con referencia a los dibujos, en los que:
Breve descripcion de los dibujos
La FIGURA 1 es una seccion longitudinal de un conjunto de tobera de pulverizacion asistida por aire ilustrativa de acuerdo con la invencion;
la Fig. 2 es una vista desde el extremo aguas abajo del conjunto de tobera de pulverizacion mostrado en la Fig. 1;
la Fig. 3 es una seccion parcial ampliada de la parte recirculada del conjunto de tobera de pulverizacion ilustrado, indicada en la Fig. 1; y
la Fig. 4 es una seccion transversal del conjunto de tobera de pulverizacion, tomada en lmea de la lmea 4-4 en la Fig. 1.
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Aunque la invencion es susceptible de diversas modificaciones y construcciones alternativas, se ha mostrado en los dibujos y se describira a continuacion en detalle una cierta realizacion ilustrada de la misma. Debena entenderse, sin embargo, que la intencion no es limitar la invencion a la forma espedfica divulgada, sino por el contrario, la intencion es cubrir todas las modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes que caigan dentro de las reivindicaciones adjuntas a la presente memoria.
Descripcion detallada de la realizacion ilustrada
En referencia ahora mas particularmente a los dibujos, se muestra en ellos un conjunto de tobera de pulverizacion 10 de atomizacion por aire, mezcla interna ilustrativo de acuerdo con la invencion conectado a un colector 11 de suministro del fluido convencional. El colector 11 de suministro del fluido incluye en este caso un paso 12 de suministro del fluido presurizado central y una pluralidad de pasos 14 de suministro de aire presurizado en relacion circundante con el paso 12 de suministro de lfquido. Los pasos 14 de aire comunican en este caso con un paso 15 de aire colector anular en un extremo aguas abajo del colector 11 de suministro de fluido.
El conjunto de tobera de pulverizacion 10 ilustrado comprende basicamente un cuerpo de tobera 20, una punta de pulverizacion 21 aguas abajo, y una grna de aire 22 interpuesta entre el cuerpo de la tobera 20 y la punta de pulverizacion 21. El cuerpo de la tobera 20 esta en este caso en la forma de un subconjunto de suministro del fluido multi-pieza que comprende un elemento 24 de cuerpo anular exterior y un tubo de suministro 25 de lfquido axial interior fijado en el que define un orificio 27 de descarga de lfquido. El elemento 24 del cuerpo anular exterior tiene un vastago 26 roscado externamente, aguas arriba asegurado dentro de un orificio axial roscado del colector 11 de suministro del fluido, estando el tubo de suministro 25 de lfquido en comunicacion para fluidos con el paso 12 de lfquido. Se interpone en este caso una junta 28 de sellado anular entre el elemento 24 del cuerpo anular y el extremo aguas abajo del colector 11 de suministro del fluido. El elemento 24 del cuerpo anular se forma adicionalmente con una pluralidad de vfas de paso 29 de aire axial circunferencialmente espaciadas que comunican entre el paso de aire 15 de colector anular y una camara de aire 30 alrededor del tubo de suministro 25 de lfquido.
La punta de pulverizacion 21 se asegura al cuerpo de la tobera 20 mediante una tuerca 31 de acoplamiento roscada con la grna de aire 22 retenida entre un extremo aguas arriba de la punta de pulverizacion 21 y un contra orificio 34 en el extremo aguas abajo del elemento 24 del cuerpo de tobera exterior. Un extremo aguas abajo del tubo de suministro 25 de lfquido y un orificio central 35 de la grna de aire 22 se forman con superficies conicas 38, 39 respectivas, que definen una via de paso de aire 40 anular, que converge hacia el interior. La via de paso de aire 40 anular dirige el aire presurizado desde la camara de aire 30 anular al interior de una camara 42 de expansion dentro de la punta de pulverizacion 21 simultaneamente cuando se dirige lfquido a traves y se descarga desde un orificio 27 de descarga aguas abajo del tubo de suministro 25 de lfquido. El lfquido en descarga impacta con una superficie de incidencia 44 transversal primaria de una espiga o un pivote 45 de incidencia vertical de la punta de pulverizacion 21, que facilita la rotura de las partfculas de lfquido tanto mecanica como atomizada por aire cuando el lfquido se dispersa lateralmente desde la superficie 44 de incidencia. La dispersion lateral del lfquido lo rompe adicionalmente y atomiza por la corriente del flujo de aire anular previamente a la descarga desde la punta de pulverizacion 21 a traves de una pluralidad de orificios 46 de descarga circunferencialmente espaciados dispuestos en relacion circundante con la espiga de incidencia 45, que efectua unas roturas y atomizaciones adicionales de partfculas de lfquido.
De acuerdo con la invencion, la via de aire se disena para atomizar y romper el lfquido mas eficientemente en partfculas de lfquido mas finas con menores requisitos de aire presurizado. Con este fin, la via de paso de aire 40 anular definida entre la grna de aire 22 y el tubo de suministro 25 de lfquido tiene un ancho w relativamente estrecho para la aceleracion e incremento sustancialmente de la presion de la corriente de aire dirigida al interior de la punta de pulverizacion para una atomizacion mejorada del lfquido incidente sobre la superficie 44 de incidencia. La relacion del area del flujo de la via de paso de aire 40 anular y el area del orificio 27 de descarga de lfquido de la via de paso 25a de suministro de lfquido esta preferentemente entre 1:2 y 1:3, y mas preferentemente, aproximadamente 1:2,5. La relacion del area de flujo de la via de paso de aire 40 anular y el area transversal de la camara de expansion 42 de la punta de pulverizacion, tal como se define como el diametro “d” de la camara de expansion 42, esta preferentemente entre 1:27 y 1:33, y mas preferentemente, aproximadamente 1:30. En la realizacion ilustrada, el area de la via de paso de aire 40 entre la grna de aire 22 y el tubo de suministro 25 de lfquido es de 0,387 cm2 (0,06 pulgadas cuadradas), el area de la via de paso 25a de suministro de lfquido y el orificio 27 de descarga de la misma es de 0,968 cm2 (0,15 pulgadas cuadradas), y el area de la camara de expansion 42 es de 11,806 cm2 (1,83 pulgadas cuadradas). El incremento resultante en la presion y velocidad de la corriente de aire que descarga desde la via de paso de aire 40 anular se acopla e interactua mas agresivamente con el lfquido que incide transversalmente desde la superficie 44 de incidencia para una atomizacion mas efectiva.
Al llevar a cabo la invencion, la espiga de incidencia 45 tiene una superficie de incidencia 44 relativamente grande que hace que el lfquido golpee la superficie de incidencia para proceder hacia el exterior transversalmente en una lamina relativamente delgada cuando se aproxima al borde periferico de la espiga de incidencia para la interaccion y atomizacion mejorada por la corriente de aire altamente presurizada. La relacion del area de la superficie de incidencia 44 al area de la camara 42 de expansion esta preferentemente entre aproximadamente 1:3,8 a 1:4,4, y mas preferentemente, aproximadamente 1:4. Se apreciara que la camara de expansion 42 es suficientemente
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En cumplimiento con este aspecto de la invencion, para proporcionar un volumen suficiente dentro de la punta de pulverizacion para la expansion de las partfculas de lfquido tras la atomizacion, la gma de aire 22 no se extiende sustancialmente mas alla del extremo aguas abajo del tubo de suministro 25 de lfquido. En la realizacion ilustrada, el extremo aguas abajo de la gma de aire 22 es sustancialmente coplanar con el extremo aguas abajo del tubo de suministro 25 de lfquido.
De conformidad con una caractenstica adicional de la invencion, la punta de pulverizacion 21 se forma con una superficie de incidencia 50 secundaria aguas debajo de, y paralela a, la superficie de incidencia 44 primaria para una rotura adicional de las partfculas de lfquido previamente a su direccion a traves de los orificios de descarga 46 de la punta de pulverizacion. En la realizacion ilustrada, la espiga de incidencia 45 se define mediante un pivote separado concentricamente montado dentro de la punta de pulverizacion que define tanto la superficie de incidencia 44 primaria superior como la superficie de incidencia 50 anular aguas abajo o secundaria. La superficie de incidencia 50 anular aguas abajo esta en este caso en la forma de una pequena repisa radial con una esquina aguda 51 periferica exterior que corta adicionalmente las partfculas de lfquido cuando se dirigen hacia los orificios de descarga 46 de la punta de pulverizacion.
En cumplimiento todavfa una caractenstica adicional de la invencion, la repisa que define la superficie de incidencia secundaria ocupa la parte mas inferior de la camara de expansion 42 de la punta de pulverizacion de modo que se impida la informacion de una depresion en la parte inferior de la punta de pulverizacion que pueda acumular lfquido y provocar goteo del lfquido desde la tobera durante operaciones de pulverizacion. En este caso, el borde radial 51 exterior de la superficie de incidencia 50 secundaria se define por una superficie cilmdrica 52 en alineacion con los bordes radiales interiores de los orificios de descarga 46 de la punta de pulverizacion de modo que no pueda existir ninguna depresion u otra grieta de acumulacion de lfquido. Las partfculas de lfquido atomizadas dentro y dirigidas a traves de la camara de expansion 42 de la punta de pulverizacion 21 se fuerzan a continuar su movimiento y a traves de los orificios de descarga 46, sin aglomeracion y acumulacion dentro de cualquier grieta que contenga lfquido de la punta de pulverizacion.
A partir de lo anterior, puede verse que el conjunto de tobera de pulverizacion de la presente invencion esta adaptado para generar y dirigir mas eficientemente pulverizaciones de descarga finamente atomizadas. El conjunto de tobera de pulverizacion objeto puede operarse con un equipo de generacion de aire presurizado mas pequeno, mientras efectua un alto volumen de pulverizacion lfquida de descarga mas finamente atomizada.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de tobera (10) de pulverizacion que comprende un cuerpo de tobera (20), que incluye un tubo de suministro (25) de lfquido que define una via de paso (25a) de flujo lfquido que tiene un orificio de descarga (24) de Ifquido para la direccion de una corriente de flujo lfquido a alta velocidad a lo largo de un eje predeterminado, una punta de pulverizacion (21) aguas abajo fija a dicho cuerpo (20) que tiene una espiga de incidencia (45) vertical que define una superficie de incidencia (44) primaria espaciada desde dicho orificio de descarga (27) de lfquido y dispuesta transversal a dicho eje mediante lo que una corriente de lfquido dirigida sobre dicha superficie de incidencia (44) golpea en dicha superficie de incidencia (44) y se rompe en una dispersion de lfquido que se difunde lateralmente desde dicha superficie de incidencia (44), un suministro de aire (l4) para dirigir aire presurizado a traves de dicho cuerpo (20), una grna de aire (22) dispuesta alrededor de dicho eje aguas arriba de dicha superficie de incidencia (44) y formada con una superficie interna (39) que junto con dicho tubo de suministro (25) de lfquido define un paso anular (40) del flujo de aire para la mejora de la velocidad del aire presurizado y direccion del aire en una cortina alrededor de la corriente de flujo de lfquido para golpeo de la dispersion de lfquido difundida lateralmente para romper y atomizar adicionalmente el lfquido en partfculas de lfquido, definiendo dicha punta de pulverizacion (21) una camara de expansion (42) alrededor de dicha superficie de incidencia (44) para impedir que las partfculas de lfquido atomizado se mezclen juntas y se vuelvan a formar como partfculas mayores y teniendo dicha punta de pulverizacion (21) una pluralidad de orificios de descarga (46) espaciados aguas abajo desde dicha superficie de incidencia (44) a traves de la que dichas partfculas de lfquido atomizado se descargan desde dicha camara (42) mientras son atomizadas adicionalmente, caracterizado por dicho paso de aire (40) anular que tiene un area de paso del flujo menor que el area de dicho orificio de descarga (27) de lfquido, estando la relacion del area del paso anular (40) de aire al area del orificio de descarga (27) de lfquido entre 1:2 y 1:3, teniendo dicha camara de expansion (42) un area transversal “d” mayor que el area de dicha superficie de incidencia (44) siendo la relacion del area de la superficie de incidencia (44) al area transversal de la camara de expansion (42) entre 1:3,8 y 1:4,4.
  2. 2. El conjunto de tobera de pulverizacion de la reivindicacion 1 en el que dicha camara de expansion (42) tiene un area transversal mayor que el area de paso de flujo de dicho paso anular (40) de aire estando la relacion entre el area del paso anular (40) del flujo de aire y el area transversal de la camara de expansion (42) de la punta de pulverizacion entre 1:27 y 1:33.
  3. 3. El conjunto de tobera de pulverizacion de la reivindicacion 1 en el que dicha superficie interna (39) de grna de aire y el tubo de suministro (25) de lfquido disminuyen su seccion transversal en una direccion aguas abajo para definir un paso de aire (40) anular, que converge hacia el interior.
  4. 4. El conjunto de tobera de pulverizacion de la reivindicacion 1 en el que dicha grna de aire (22) tiene un extremo aguas abajo, coplanario con un extremo aguas abajo de dicho tubo de suministro (25) de lfquido.
  5. 5. El conjunto de tobera de pulverizacion de la reivindicacion 1 en el que dicha punta de pulverizacion (21) tiene una superficie de incidencia (50) secundaria aguas arriba de dicho orificio de descarga (46), paralela a y aguas abajo desde, dicha superficie de incidencia (44) primaria para una rotura y atomizacion adicional de las partfculas de lfquido previamente a su direccion a traves de dichos orificios de descarga (46) de la punta de pulverizacion.
  6. 6. El conjunto de tobera de pulverizacion de la reivindicacion 5 en el que dicha superficie de incidencia (50) secundaria se define por una repisa que se extiende radialmente hacia el exterior desde dicha espiga de incidencia (45) aguas abajo desde dicha superficie de incidencia (44) primaria.
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