ES2624312T3 - Dispositivo de boquilla de atomización, proceso de atomización y uso - Google Patents

Abstract

Dispositivo atomizador para obtener gotitas que comprende una punta (1) de la boquilla, una boquilla (2) para líquidos, un alojamiento (3) que comprende un múltiple de aire convergente, con un cono A de transición de aire que rodea de una manera circular la boquilla (2) para líquidos que está conectada a una lanza (4) central, siendo alimentada dicha lanza por una entrada (6), comprendiendo además el alojamiento (3) por lo menos una entrada (9) de aire para suministrar un gas como un anillo en el sentido de la corriente alrededor de la boquilla, caracterizado porque la posición de la boquilla (2) para líquidos que está conectada que está conectada a una lanza (4) central es ajustable de tal manera que la boquilla (2) puede ser movida dentro o fuera del cono A de transición de aire.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de boquilla de atomizacion, proceso de atomizacion y uso Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un atomizador de fluidos para obtener gotitas que comprende una boquilla para llquidos, estando rodeada dicha boquilla para llquidos en forma circular por un multiple de aire convergente que tiene un cono de transicion de aire y una punta de una boquilla del atomizador conectados aguas abajo al multiple de aire convergente, comprendiendo opcionalmente una camara de mezcla, estando conectado el orificio de la boquilla a la camara de mezcla opcional colocado aguas abajo de dicha camara de mezcla.

Los llquidos, como tambien las dispersiones que contienen partlculas solidas tales como suspensiones de materias minerales, son pulverizados o atomizados para formar finas gotitas con el fin de aumentar la superficie especlfica de las gotitas, lo cual puede llevar a procesos qulmicos o tecnicos mejorados. De esta manera, las reacciones o los parametros de las reacciones pueden depender considerablemente del tamano de las gotitas.

Por lo tanto, la presente invencion proporciona un dispositivo atomizador mejorado para obtener gotitas y la atomizacion de llquidos o suspensiones, dispersiones o emulsiones que contienen partlculas solidas, en gotitas micronizadas. Dentro del contexto de la presente invencion, un atomizador es un dispositivo que convierte una corriente de llquido como se describio antes en un roclo fino. Ademas, la presente invencion se refiere tambien al uso de tal dispositivo atomizador y de las gotitas micronizadas. Tal uso puede ser, por ejemplo, en el campo de la agricultura donde los productos relacionados con los cultivos necesitan ser dispersados finamente sobre las semillas y/o las plantas, en pintura y/o recubrimiento, en procesos de combustion para mejorar la extraction de los contaminantes producidos durante dichos procesos de combustion, en secado por pulverization de suspensiones o dispersiones que contienen partlculas solidas, o en el combate de incendios. La presente invencion se refiere ademas a suspensiones, dispersiones o emulsiones que seran rociadas con el dispositivo atomizador de la presente invencion.

Antecedentes de la invencion y tecnica relacionada

En el campo de la agricultura, tanto la protection como la fertilizacion de cultivos y plantas son a veces necesarias para proporcionar una cosecha lucrativa. Los protectores y fertilizantes de los cultivos necesitan ser distribuidos con gran eficiencia para que sean rentables. Esto puede lograrse por la presente invencion debido a que el dispositivo atomizador proporciona una dispersion o atomizacion muy eficiente del fluido. Dentro del contexto de la presente invencion, el termino 'fluido' incluye cualquier material llquido, dispersiones, suspensiones y emulsiones.

En el campo del combate contra los incendios, un metodo para extinguir un incendio es usar agua. La primera forma en la que el agua extingue un incendio es enfriandolo, lo cual resta calor al fuego. Esto es posible debido a la capacidad del agua de absorber grandes cantidades de calor, convirtiendo el agua en vapor de agua. La segunda manera en la que el agua extingue un incendio es ahogando el fuego. Cuando el agua es calentada hasta su punto de ebullition, se convierte en vapor de agua. Cuando ocurre esta conversion, diluye el oxlgeno en el aire con vapor de agua, eliminando as! uno de los elementos que un fuego necesita para arder. Esto puede lograrse tambien con espuma. Por lo tanto, es de la mayor importancia hacer que los medios para extinguir el incendio sean dispersados como gotitas lo mas pequenas posibles para proporcionar una gran area de superficie con el fin de enfriarlo y sofocarlo.

En el campo de los procesos de combustion conocidos tales como, por ejemplo, las centrales electricas a carbon, estas utilizan en todo el mundo calderas de suministro de energla para producir electricidad; el carbon mencionado antes, tal como hulla o carbon traldo por el mar, un combustible fosil extraldo de la tierra por minerla subterranea o de superficie, es quemado en hornos especlficos. Dependiendo del tipo de carbon (antracita, bituminoso, sub-bituminoso o lignita), cuya abundancia varla dentro de las regiones geograficas, el contenido de azufre en tales carbones varla significativamente y va en aumento en el orden mencionado antes. De este modo, la lignita es un tipo de carbon con un contenido de azufre hasta de 10% en peso del carbon y a veces aun mayor. El problema del contenido de azufre se hace evidente, ya que durante el proceso de combustion del carbon, ademas de la formation de dioxido de carbono (CO2), el azufre se transforma en dioxido de azufre (SO2), que es responsable de la mayor fuente de SO2 causada por el hombre, un gas contaminante que contribuye a la production de lluvia acida y genera graves problemas de salud. Otros contaminantes, tales como los oxidos de nitrogeno (NOx), acido clorhldrico y metales pesados tales como mercurio, arsenico, plomo, selenio y cadmio, son compuestos peligrosos que se siguen produciendo y/o acumulando durante tales procesos de combustion.

Sin embargo, los procesos de combustion no estan restringidos solo a las centrales electricas. Existen otras tecnologlas que usan procesos en calderas a temperaturas elevadas tales como en la industria del papel, la industria del acero, la industria de la incineration de desechos, o los productores de materiales minerales, solo para mencionar a algunos.

Durante muchas decadas, las preocupaciones sobre el medio ambiente, y de este modo la evolution de regulaciones medioambientales, han llevado a mejoras sostenidas en estas tecnologlas de procesamiento a altas temperaturas. Se

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ha considerado en particular a los contaminantes, los desechos toxicos y las partlculas finas, como el objetivo que debe ser capturado y eliminado as! de los gases de escape de la combustion y/o los procesos termicos para reducir su liberacion a la atmosfera y para reducir la corrosion dentro de tales sistemas. Una forma de reducir el dioxido de carbono que serla liberado a la atmosfera era aumentar la eficiencia de la combustion del carbon o mejorar los procesos de reaccion. Sin embargo, no es posible evitar la formacion de tales contaminantes y, por lo tanto, existe aun una alta demanda de procesos que permitan capturar tales contaminantes y los extraigan de los gases de escape para proporcionar gases de escape que esten casi libres de tales contaminantes. Tales procesos son conocidos por un experto.

Para cumplir con las regulaciones medioambientales y para satisfacer las limitaciones que afectan la liberacion de contaminantes a la atmosfera, los productos de la combustion formados en los procesos de combustion industriales son hechos pasar a traves de sistemas para desazufrar los gases de combustion (FGD). El tratamiento del gas de combustion para capturar SO2 se realiza a menudo en depuradores humedos a base de cal o piedra caliza, en los cuales se pone en contacto suspensiones de la cal o la piedra caliza con el gas de combustion antes que el gas de combustion sea descargado a la atmosfera. La eficacia de tales depuradores es muy satisfactoria para capturar el 1% - 2% del azufre presente en el combustible; sin embargo ellos requieren inversiones importantes.

Un metodo diferente utiliza la inyeccion de una suspension de cal o piedra caliza dentro de la region a temperatura elevada de la caldera, una tecnologla conocida como Inyeccion de Piedra Caliza en un Quemador de Multiples Etapas (Limestone Injection in a Multistage Burner (LIMB)). Sin embargo, esta tecnologla no es capaz de capturar mas de 60% a 65% del SO2 formado.

Otro metodo es el metodo de Inyeccion de Absorbente en el Horno (Furnace Sorbent Injection (FSI)) en donde la cal y la piedra caliza son inyectadas dentro del horno en la forma de una suspension con una eficacia de captura de azufre de 10% a 60%. Otro absorbente adecuado es la dolomita cuya eficacia, sin embargo, no excede la mencionada antes.

Para pulverizar finamente suspensiones o dispersiones que contienen partlculas llquidas o solidas en la forma de finas gotitas, la solicitud US 2010/0163647 que se refiere a una boquilla con dos fluidos permite obtener un gran angulo de abertura del chorro pulverizado con atomizacion en gotitas finas. La formacion de grandes gotitas en el borde de la boquilla es impedida por la atomizacion en un espacio libre anular en el borde de la boquilla con aire secundario que se bifurca directamente desde la camara anular que rodea la camara de mezcla. Un gas a presion que sale del espacio libre anular a alta velocidad asegura que una pellcula llquida sobre la pared del orificio de la boquilla de la seccion divergente sea estirada hasta formar una lamina muy delgada, la cual es dividida en pequenas gotitas. Una parte del gas a presion es desviada as! hacia el interior de la camara de mezcla y una parte de este al borde del orificio de la boquilla.

El documento US 2007/0194146 proporciona una boquilla capaz de multiples pasos de atomizacion de un llquido, en donde el llquido es atomizado en una primera direction y se realiza despues una atomizacion posterior del mismo llquido en una segunda direccion para formar una boquilla de contraflujo. De acuerdo con esto, el llquido que va a ser dispensado es atomizado por lo menos en dos etapas separadas.

El documento US 5.004.504 se refiere a la preparation de oxido de hierro rojo transparente mediante secado por pulverization. Una torta de filtro es dispensada en la forma de pequenas gotitas por una boquilla con dos fluidos, comprendiendo dicha boquilla un conducto central cillndrico y un conducto anular que rodea al conducto cillndrico. El fluido del proceso es hecho pasar como una masa acuosa transparente de oxido de hierro amarillo a traves del conducto central, mientras que un fluido atomizador suministrado a traves del conducto anular que lo rodea es forzado a presion a traves del conducto anular. No se necesita presion o se necesita muy poca para transportar la masa acuosa transparente de oxido de hierro amarillo a traves del conducto central. La atomizacion de la masa acuosa transparente de oxido de hierro amarillo que es obviamente espesa se logra como resultado de usar un fluido atomizador a presion elevada, tal como aire comprimido o vapor sobrecalentado, a presiones desde alrededor de 550 hasta alrededor de 680 kPa (alrededor de 5,5 bars hasta alrededor de 6,8 bars) o aun mas altas.

El documento EP 1 700 638 se refiere a una boquilla para pulverizacion en frlo y a un aparato de pulverizacion en frlo que utiliza la misma. La boquilla para pulverizacion en frlo incluye una seccion de boquilla de tipo hueco que incluye una seccion de entrada de convergencia, una zona de garganta y una seccion de salida. El tubo de pulverizacion con el orificio de pulverizacion se encuentra dentro de la seccion de entrada de convergencia. La boquilla se utiliza para pulverizar un polvo a altas velocidades de 300 a 1200 m/s.

El documento WO 02/087776 se refiere a un aparato de granulation en lecho fluido. Se divulga una boquilla que comprende un primer conducto con un eje rectillneo y con un diametro predeterminado, en donde el conducto tiene una portion extrema con una abertura de suministro formada por dos segmentos subsiguientes, un primer segmento en forma de cono que converge en dicho eje y otro segmento en forma de cono que se desvla de dicho eje y termina en dicha abertura de suministro, un segundo conducto que se extiende coaxialmente dentro de dicho primer conducto con el que forma un espacio anular, teniendo dicho segundo conducto un extremo de suministro extendido dentro de dicho primer segmento en forma de cono de dicho primer conducto.

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De este modo, la tecnica anterior relacionada con un proceso de atomizacion proporciona diferentes geometrlas de boquillas hechas a la medida para usar en diferentes aplicaciones, cada una de las cuales busca tener la mejor eficiencia.

Resumen y descripcion de la invencion

La presente invencion proporciona un nuevo dispositivo atomizador en un solo paso para obtener gotitas con una formacion mejorada de las gotitas, es decir, formacion de gotitas mas pequenas con aumento de la produccion del volumen micronizado y de esta manera un aumento de la reaccion o eficiencia del proceso, en donde dichas gotitas micronizadas pueden ser aplicadas, por ejemplo, en un metodo de Inyeccion de Absorbente al Horno, en secado por pulverization, o en otras aplicaciones mencionadas antes.

Tales metodos de Inyeccion de Absorbente al Horno comprenden los metodos de inyeccion de polvo seco o de inyeccion de una suspension de material absorbente a base de agua. El principio general de una caldera de central electrica a carbon de este tipo es que el carbon pulverizado y el aire son llevados dentro del horno y quemados, en donde un circuito de agua secundario es calentado para transformar el agua en vapor con el fin de dar fuerza motriz a la turbina del generador, o el aire caliente del proceso de combustion es utilizado aguas abajo de la fraction que se esta quemando para calentar un circuito de agua secundario para la produccion de vapor. El vapor se utiliza despues para impulsar la turbina del generador y despues de esto es enfriado para volver a introducirlo en el circuito de agua que sirve para la produccion de vapor de agua.

En ambos casos, el gas de escape caliente tiene que ser tratado con un absorbente para capturar los desechos toxicos. Esto puede lograrse colocando el atomizador de la presente invencion encima del quemador de llama vertical de la unidad quemadora de carbon de manera tal que la punta de la boquilla del atomizador no este en contacto directo con la llama de la combustion. El horno es en general un cilindro alto con una llama vertical. La razon de altura a diametro es seleccionada de tal manera que permita velocidades de gas de 3 a 4,5 metros (10-15 pies) por segundo y tiempos de residencia de 1 a 4 segundos, dependiendo de la intensidad de la llama vertical. La temperatura de diseno del gas en la salida del horno esta en el intervalo de 800°C -1100°C. El horno descrito tiene solamente un caracter ilustrativo y no debe ser interpretado como una limitation de la presente invencion. Un experto reconocera sin dificultad que otro horno con una disposition diferente de la camara de quemado puede ser equipado tambien con el atomizador de la presente invencion.

La inyeccion del material absorbente a traves de la punta de la boquilla del atomizador hacia adentro del horno puede realizarse como una inyeccion en flujo paralelo o como una inyeccion a contraflujo. Dentro del contexto de la presente invencion, inyeccion en flujo paralelo significa que el material absorbente es inyectado o pulverizado en la misma direction del gas de escape procedente de la unidad de quemado con llama vertical, en tanto que inyeccion a contraflujo significa que el absorbente es inyectado o pulverizado en sentido contrario a la direccion de flujo del gas de escape desde la unidad de quemado con llama vertical.

Estara dentro de la comprension de la persona experta, que la inyeccion del material absorbente es posible en cualquier etapa o position aguas abajo del proceso de quemado, dependiendo de la construction de la unidad de caldera para la generation de energla y antes de la liberation del gas de escape a la atmosfera. Algunas calderas para generar energla proveen los circuitos de agua para la produccion de vapor en la unidad de quemado con llama vertical o inmediatamente despues de esta, o en un lugar mas abajo del horno donde las temperaturas son aun convenientes para la produccion de vapor. Calderas determinadas para la generacion de energla usan tambien la temperatura del gas de escape aguas abajo a fin de utilizar el calor residual para precalentar el agua condensada - despues de la turbina del generador - en el circuito de agua para una nueva produccion de vapor. De esta manera, los gases de escape siguen siendo enfriados antes de ser liberados a la atmosfera.

Descripcion de los Dibujos

La Figura 1 ilustra una vista en section transversal de una realization del atomizador de la presente invencion.

La Figura 2 ilustra una vista en seccion transversal de una realizacion del atomizador de la presente invencion, en donde la posicion de la boquilla para llquidos 2 puede ser ajustada en relation con el cono A de transition de aire convergente.

La Figura 3 ilustra una vista en seccion transversal de una realizacion del atomizador de la presente invencion, en donde el alojamiento tiene piezas que se deslizan una sobre otra para ajustar la posicion del cono A de transicion de aire convergente en relacion con la boquilla de llquido 2.

La Figura 4 ilustra una vista en seccion transversal de una realizacion del atomizador de la presente invencion.

La Figura 4a ilustra una vista en seccion transversal de la punta 1 de la boquilla de la Figura 4.

La Figura 5 ilustra una vista en seccion transversal de una realizacion del atomizador de la presente invencion, con una vista detallada del cono A de transicion de aire convergente, que tiene diferentes razones de diametro.

La Figura 6 ilustra una vista en seccion transversal de una realizacion del atomizador de la presente invencion, con una vista detallada del cono A de transicion de aire convergente, que tiene diferentes angulos de cono.

5 La Figura 7 ilustra una vista en seccion transversal de diferentes realizaciones de la punta de la boquilla del atomizador.

La Figura 8 ilustra una vista en perspectiva de una realizacion del atomizador de la presente invencion de acuerdo con la Figura 4, en donde la boquilla no comprende el cono A de transicion de aire convergente.

La Figura 9 ilustra una posible realizacion de una placa difusora.

La Figura 10 ilustra una vista en perspectiva de una realizacion de una punta de boquilla de atomizador de acuerdo 10 con la Figura 4a de la presente invencion.

La Figura 11 ilustra una vista en perspectiva y una vista de extremo de placas de separacion tales como S1, S2 de acuerdo con la Figura 4, y la disposicion de los agujeros en la placa difusora en una tapa de camara impelente de aire APC de acuerdo con la Figura 8.

La Figura 12 ilustra una vista en seccion transversal de una configuracion alternativa del atomizador de la presente 15 invencion.

La Figura 13 ilustra una vista en seccion transversal de una configuracion alternativa del atomizador de la presente invencion, en donde H y M son dos entidades separadas conectadas a traves de un dispositivo de interconexion ICD.

La Figura 14 ilustra vistas en seccion transversal y en perspectiva de un elemento de transicion TE de redondo a cuadrado de la boquilla.

20 La Figura 15 ilustra una vista en seccion transversal de una configuracion alternativa del atomizador de la presente invencion con indicaciones de las dimensiones en pulgadas y una tabla de conversion de pulgadas a mm.

La Figura 16 compara el comportamiento de sistemas de pulverizacion de la especialidad anterior con el sistema de pulverizacion de la presente invencion.

Description detallada de la invencion

25 La micronizacion de las gotitas de la suspension de materia mineral puede lograrse con un dispositivo atomizador tal como se muestra en la Figura 1, el cual representa una realizacion de la presente invencion, y en donde 1 es la punta de la boquilla del atomizador, 2 es una boquilla para llquidos que se encuentra en el comercio, 3 es un multiple de aire convergente, con un cono A de transicion de aire, que rodea circularmente la boquilla para llquidos 2 que esta conectada por medio de una lanza central 4 con una camara de mezcla 5 opcional, siendo alimentada dicha camara 30 de mezcla 5 opcional por una entrada 6. Dicha entrada 6 puede estar equipada con una entrada de fluido 7 y/o una entrada de aire 8. Una entrada de aire 9 para suministrar un gas o una mezcla de gases tales como nitrogeno, aire, vapor, o vapor de agua esta conectada al multiple de aire convergente 3. Este diseno permite la introduction de un gran volumen de gas a baja presion como un anillo en flujo paralelo alrededor de la boquilla. La position de la boquilla 2 es ajustable de tal manera que la boquilla 2 puede ser movida hacia adentro o hacia afuera del cono de transicion 35 de aire A - de hecho, cualquier mecanismo que permita ajustar la boquilla dentro del cono A de transicion de aire para lograr condiciones de mezcla optimas de las gotitas de fluido con el aire primario es beneficioso para establecer o cambiar la velocidad del aire en el punto de mezcla, es decir, el punto donde el aire acelerado se pone en contacto con el llquido pulverizado que escapa del orificio de la boquilla hasta una velocidad sonica (Figura 2).

Gas a baja presion o aire a baja presion dentro del contexto de la presente invencion significa un gas o aire, en general 40 un fluido, que es suministrado a una presion comprendida entre 0,5 kPa (0,005 bar) y bajo 500 kPa (5,0 bars), tal como 400 kPa (4,0 bars) o 300 kPa (3,0 bars) o 250 kPa (2,5 bars) o 200 kPa (2,0 bars) o 150 kPa (1,5 bars).

El ajuste de la posicion apropiada de la boquilla dentro del multiple de aire convergente puede lograrse por varios medios, tales como moviendo la lanza central que porta la boquilla hacia adelante o hacia atras dentro del multiple de aire convergente como se muestra en la Figura 2, proveyendo un alojamiento traslapado con partes movibles, donde 45 una parte contiene el multiple de aire convergente y la otra parte contiene la lanza central que porta la boquilla, deslizandose las dos partes una en relation con la otra como se muestra en la Figura 3.

En otra realizacion, el ajuste de la posicion de la boquilla para llquidos 2 dentro del cono A del multiple de aire convergente se muestra en la Figura 4. Con el presente se puede colocar una o mas placas de separacion S1, S2 (Figura 11), entre la punta 1 de la boquilla (Figura 10) que porta el cono A del multiple de aire convergente y el 50 alojamiento 3 (Figura 8), con lo cual el alojamiento 3 que porta la lanza 4 con la boquilla 2 montada es conectado en

forma reversible o irreversible con la punta 1 de la boquilla por cualquier medio conocido por el experto, por ejemplo, mediante encolado, tornillos, abrazaderas de canerlas, pernos camisa u otros medios de fijacion. Esta dentro de la discrecion del experto que cualesquiera medios o disposiciones que permitan colocar la boquilla 2 dentro del cono A del multiple de aire convergente estan dentro del concepto de la presente invencion. La entrada 9 provee un suministro 5 de gas o una mezcla de gases tales como aire, vapor, vapor de agua, lo cual permite la introduction de un gran volumen de aire, gas o vapor de agua que es dirigido como un anillo de aire, gas o vapor de agua en un flujo paralelo alrededor de la boquilla 2.

La Figura 4a se refiere a una realization de una punta de boquilla, en donde el cono A de transition de aire convergente esta integrado en la punta de la boquilla. P se refiere a la longitud de la canerla, que es una canerla de acero inoxidable 10 de 60,96 cm (24 pulgadas) de longitud con una rosca NPT en el extremo del reborde opuesto, refiriendose NPT a National Pipe Thread (Rosca de Canerla Nacional de los Estados Unidos). Hay algunos tamanos de Rosca NTP utilizados comunmente, tales como 3,175 mm, 6,35 mm, 9,525 mm, 12,70 mm, 19,05 mm, 25,40 mm, 31,75 mm, 38,10 mm, 50,80 mm - que corresponden a 1/8, 1/4, 3/8, 1/2, 3/4, 1, 1 1/4, 1 1/2, y 2 pulgadas. La se refiere a la longitud del cono A de transicion de aire convergente fabricado de una aleacion de acero inoxidable 304 de 3,175 mm (1/8 pulgada) 15 de grosor, conocido tambien como acero "18/8" que indica el contenido mlnimo de cromo (Cr) y nlquel (Ni) que debe estar presente. El da se refiere al diametro interno de la canerla que es equivalente al diametro Ql en la Figura 5, y d se refiere al diametro interno del extremo grande del cono A de transicion de aire convergente que es equivalente a Q2 en la Figura 5. El angulo conico es determinado por las paredes laterales del cono A de transicion de aire convergente. Las geometrlas de la punta en la presente invencion pueden ser seleccionadas de los valores que se 20 encuentran en la Tabla 1, pero no estan limitadas a estos.

Tabla 1. Valores para puntas de boquilla, que comprenden la transicion de aire convergente del cono A

P (cm)

60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96 60.96

NPT Rosca (mm)

38.10 38.10 38.10 31,75 31.75 31.75 25.40 25.40 25.40 19.05 19.05 19.05

Angulo de cono (grados)

37 30 10 45 30 10 45 30 10 45 30 10

L. (mm)

23.3680 23.8760 27.9400 22.8092 24.1300 29.2100 24.8440 22.4790 31,7500 21.0820 22.7076 35,5600

d, (mm)

40.8940 40.8940 40.8940 35.0520 35.0520 35.0520 26.6700 26.6700 26.6700 20.8280 20.8280 20.8280

d (mm)

76.2000 68.5800 50.8000 80.7720 62.9920 45.4660 70.3580 52.5780 37.8460 62.9920 47.2440 33.5280

Registro*

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

* El numero de registro 40 se refiere al espesor de la pared de un tamano nominal de la tuberla estandar en Norteamerica, es decir, el diametro exterior permanece constante. El diametro interior se reduce con un mayor numero 25 de registro. El numero de registro se relaciona directamente con la capacidad de presion de la tuberla.

La pestana de montaje de la punta de la boquilla (NTMF), tiene una dimension de 12,7 mm x 190,50 mm (1/2 pulgada x 7,5 pulgadas) comprendiendo un patron de 4 pernos estandar de 152,4 mm (6 pulgadas) con perforaciones para la alineacion de los pernos de tope.

Como puede verse en las Figuras 1-3 o 4, el cono A del multiple de aire convergente puede ser una parte integral del 30 alojamiento o la punta de la boquilla. Cuando el cono A del multiple de aire convergente es parte de la punta de la boquilla, se vera facilmente que tal disposition del dispositivo proporciona una adaptation muy facil y flexible de las condiciones de atomization y de este modo la adaptacion a diversas aplicaciones y condiciones de uso.

La boquilla para llquidos es una boquilla que se encuentra en el comercio, capaz de crear un cono de roclo lleno o hueco con angulos de cono de 20-80 grados. Dichas boquillas, tales como l/4M-8, l/4M-4, Spiral Jet 7® o Flomax 35 OX15® solo por mencionar algunas, son conocidas de proveedores tales como Spraying Systems Co®.

La boquilla para llquidos se utiliza para inyectar un roclo de gotitas dentro de una zona de alto cizallamiento en la entrada de la punta 1 de la boquilla. Dicha zona de cizallamiento es la zona donde el roclo de llquido desde la boquilla se pone en contacto con el aire procedente del cono A del multiple de aire convergente. La position de la zona de

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cizallamiento depende de este modo de la posicion relativa de la boquilla dentro del cono A del multiple de aire convergente.

Las gotitas de la boquilla para liquidos 2 que entran en la zona de alto cizallamiento son introducidas en el aire secundario en la punta de la boquilla suministrado por el multiple de aire convergente a baja presion 3, alimentado con un alto volumen de aire a baja presion a traves de una entrada de aire 8. La razon de volumen del aire secundario del multiple de aire convergente a liquido rociado desde la boquilla para liquidos 2 es mantenida a una razon desde 100:1 hasta alrededor de 4000:1. Razones mas elevadas tales como 5000:1; 6000:1; 7000:1 u 8000:1 y razones aun mas elevadas estan dentro del concepto de la presente invencion. Altas razones de volumen tienen como resultado una trayectoria libre media entre las gotitas que estan siendo transportadas para minimizar colisiones y para impedir la agregacion de las gotitas. Esta dentro del entendimiento del experto que una razon adecuada es tambien desde alrededor de 200:1 o 300:1 o 400:1 o 500:1 o 600:1 o 700:1 u 800:1 o 900:1 o 1000: 1 hasta alrededor de las razones ya mencionadas antes, incluyendo 2000:1 o 3000:1 o 4000:1. El experto reconocera tambien que estos valores no tienen un caracter limitativo, ya que se puede elegir cualquier razon comprendida desde 100:1 hasta 8000:1 y aun mas elevadas de acuerdo con las necesidades particulares.

El angulo de aproximacion, que es el angulo de ataque de la corriente de aire hacia la corriente del fluido atomizado de la boquilla puede ser variado desde e incluyendo 0 grados hasta e incluyendo 90 grados variando los angulos del cono A de transicion de aire convergente, ver Figura 5. El ejemplo de angulo de aproximacion que se muestra en la Figura 5 tiene 45 grados. Cuando el angulo del cono de transicion de aire convergente tiene 180 grados, lo que dentro del contexto del presente invento significa en un angulo recto al multiple de aire, 0 grados significa dentro del contexto de la presente invencion en linea, o paralelo al alojamiento del colector de aire.

La razon del diametro de la punta de la boquilla al diametro del colector de aire esta en el intervalo de 1:1 a 1: 10, donde entre este esta presente el cono A de transicion de aire. Dicho cono A de transicion de aire tiene el diametro pequeno Q1 igual al diametro de la punta de la boquilla y el diametro grande Q2 igual al diametro del multiple de aire. El cono A de transicion de aire convergente puede tener asi un angulo de abertura desde 180 grados, hasta 0 grados. En otra realizacion, la razon del diametro de la punta de la boquilla al multiple de aire es mantenida constante dentro del intervalo de Q1:Q2 = 1: 1 - 1:7, por ejemplo, 1:4 y el angulo del cono de transicion de aire es mantenido constante, por ejemplo, en un angulo de 45 grados (ver Figura 6), o el angulo puede ser variado como se describio antes en la presente. Esta dentro de la comprension del experto que la razon de Q1:Q2 puede lograrse de cualquiera de las maneras, es decir, variando el diametro de Q1 y/o Q2. De esta manera, una razon de Q1:Q2 = 1:1 se logra con los diametros iguales de Q1 y Q2, pero con diametros de diferente tamano, tal como se explica en los siguientes ejemplos no limitativos. Q1 = Q2 = 4 cm, o 5 cm o 10 cm, teniendo los diametros diferentes valores, pero teniendo la misma razon, 1:1.

La punta de la boquilla tiene una razon de longitud a diametro desde alrededor de 50:1 hasta alrededor de 0,5:1, preferentemente desde alrededor de 20:1 hasta alrededor de 1:1, mas preferentemente desde alrededor de 15:1 hasta alrededor de 5:1. La punta de la boquilla puede estar tambien encorvada o con un desplazamiento angular, haciendose mencion a veces al desplazamiento angular como una curvatura angular comprendida entre e incluyendo 180 grados hasta aproximadamente e incluyendo 90 grados. La curvatura puede estar presente ya sea en el extremo de la punta de la boquilla o puede estar comprendida en algun lugar entre los bordes de la punta de la boquilla. El experto podra pensar en varias formas de tales puntas de boquilla, mostrandose algunos ejemplos en la Figura 7; sin embargo, las realizaciones presentadas no tienen un caracter limitativo sino que son mas bien ejemplos ilustrativos.

Una realizacion preferida tiene una razon de longitud a diametro de la punta de la boquilla de 10:1, una razon de diametro de la punta de la boquilla a diametro del multiple de aire de 1:5, en donde el cono de transicion de aire tiene un angulo de abertura de 75 grados.

Las placas difusoras (DP) y las paletas pueden servir como reguladoras del aire y pueden ser incorporadas en el alojamiento 3 del multiple de aire para minimizar turbulencias y para asegurar una distribucion uniforme del flujo de aire alrededor del rocio de liquido que brota de la boquilla para liquidos 2. Tales placas difusoras pueden ser integradas a una llamada tapa de camara impelente de aire (ApC), que puede ser formada como una pieza removible o como un elemento fijo del alojamiento. La Figura 8 muestra por lo menos una placa difusora (DP) que esta presente entre el cono del multiple de aire convergente y la entrada de aire (9, I). En una realizacion particular la placa difusora puede estar presente tambien entre los dispositivos de montaje MDl y MD2, y puede servir asi como ambas cosas, como una placa difusora y una placa de separacion. Sin embargo, la presencia de una placa difusora DP no es obligatoria y de este modo es opcional. Ademas, la Figura 8 muestra que el alojamiento T en forma de una T esta conectado a la camara impelente de aire AP por medio de la tapa de la camara impelente de aire APC que comprende una placa difusora DP. La geometria y los valores del alojamiento de la Figura 8 seran descritos ahora en forma mas detallada pero no estan limitados a estos valores. T es un accesorio para soldadura ASTM A403 de 76,20 mm (3 pulgadas), calibre 40. BF se refiere a una brida de tope con una dimension de diametro de 101,6 mm (4 pulgadas) x 6,35 mm (1/4 pulgada) de grosor. L se refiere a una caneria para suspension de 9,252 mm (3/8 pulgada) fabricada de un acero inoxidable 304 con una longitud de 381,00 mm (15 pulgadas) y una rosca NPT en el extremo, para permitir el montaje de una boquilla para Kquidos N y un dispositivo para suministrar la suspension. I se refiere a un accesorio atornillado de semi-acoplamiento de 76,20 mm (3 pulgadas) de 68,040 kg (150 lb). NTMF se refiere a una pestana de montaje

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de la punta de boquilla con un grosor de 12,7 mm x diametro de 190,50 mm (1/2 pulgada x 7,5 pulgada), que comprende 4 agujeros de fijacion FH, dispuestos en un clrculo de 152,4 mm (6 pulgadas) de diametro para pernos de alineacion para fijar un tipo de punta de boquilla como se muestra en la Figura 10. De esta manera, NTMF de la Figura 10 es sinonimo de MD1. La contraparte de NTMF de la FIG 10 es NTMF de la Figura 8, sinonimo de MD2. SF se refiere a un accesorio atornillado de 9,252 mm (3/8 pulgada) de 68,040 kg (150 lb), en tanto que AP es una camara impelente de aire de 76,20 mm (3 pulgadas), calibre 40, fabricada de un acero inoxidable 304 con una longitud de 152,4 mm (6 pulgadas). La tapa de la camara impelente de aire APC con la placa difusora DP, fabricada de acero inoxidable 304, con un diametro de 101,6 mm (4 pulgadas) y un grosor de 6,35 mm (1/4 pulgada), comprende 5 agujeros de 2,54 mm de diametro y un agujero central para L. Las piezas individuales descritas antes aqul estan interconectadas entre si en forma reversible o irreversible, siendo tales medios de conexion conocidos por un experto. Como un ejemplo no limitativo, tales medios de conexion estan representados por soldadura o encolado.

La atomizacion del llquido, es decir, la reduccion de tamano de las gotitas, tiene lugar en la zona de cizallamiento, la zona donde el aire procedente de la entrada 9 choca con el roclo de llquido que brota de la boquilla 2 debido a las altas fuerzas de cizallamiento en la zona de cizallamiento cuando el roclo de llquido y el aire son acelerados a una velocidad casi sonica. Las placas difusoras que permiten proveer una corriente de aire homogenea pueden ser de diferente geometrla. La Figura 9 proporciona un ejemplo de placa difusora, que sera considerado como un diseno no limitativo.

La camara de mezcla de fluido 5, que puede o no estar presente, es utilizada para producir una mezcla homogenea de la suspension de partlculas de materia solida, aire a presion elevada y opcionalmente mas diluyentes. La camara de mezcla comprende un dispositivo mezclador seleccionado entre un dispositivo mezclador estatico o de alta potencia de cizallamiento, de hecho cualquier dispositivo mezclador apropiado adecuado para proporcionar un material apropiado para la atomizacion. Se puede introducir aire altamente presurizado a la suspension de materia solida antes de la camara de mezcla de fluido 5 a traves de una entrada 7 a presion elevada hacia adentro de la entrada 6 de la suspension de materia solida o como una realizacion alternativa, el aire a presion elevada puede ser introducido a traves de una entrada a presion elevada en la misma camara de mezcla. Para ajustar mas la suspension de materia solida antes de rociarla a traves de la boquilla para llquidos 2, puede haber presente una entrada de diluyentes 8 en la entrada de suspension 6 o en la camara de mezcla 5. Cuando la camara de mezcla no esta presente, la entrada de suspension 6 esta alimentando a la boquilla para llquidos por medio de la lanza central 4.

Dentro del contexto de la presente invencion, aire altamente presurizado significa que un gas o aire, en general un fluido, es suministrado a una presion comprendida entre 500 kPa y mas (5 bars y mas), tal como 550 kPa o 600 kPa (5,5 bars o 6,0 bars) hasta 1000 o 1200 o 1500 kPa (10, 12 o 15 bars). Si es necesario, se puede aplicar una presion aun mas elevada.

La Figura 12 provee otra realizacion, en donde la entrada (L, 6) para alimentar la suspension a la boquilla para llquidos se hace a traves de la entrada de aire (I, 9), pudiendo aplicarse dicha realizacion libremente a las otras realizaciones de la presente invencion.

Estara dentro de la comprension de la persona experta, que no es necesario proveer los componentes del sistema en un solo conjunto. En otra realizacion preferida (Figura 13) la camara de mezcla de fluidos en llnea o la camara de mezcla estatica 5 que comprende la entrada 6 de alimentacion de suspension, la entrada 7 de aire a presion elevada y la entrada 8 de dilucion pueden estar en un dispositivo o alojamiento M separado conectado a traves de por lo menos un dispositivo de interconexion ICD, tal como un tubo, manguera o tuberla al cabezal atomizador H, que comprende la punta 1 de la boquilla del atomizador 1, una boquilla para llquidos 2, el alojamiento 3 del multiple de aire convergente, con el cono A de transition de aire que rodea en forma circular a la boquilla para llquidos 2 que esta conectada a una lanza central 4. La entrada 9 provee un suministro de gas o una mezcla de gases tales como aire, vapor, vapor de agua, lo cual permite la introduction de un gran volumen de aire, gas o vapor de agua (a baja presion) que es dirigido como un anillo de aire, gas o vapor de agua en flujo paralelo alrededor de la boquilla para llquidos 2. La lanza central 4 es alimentada a traves del dispositivo de interconexion ICD de un producto adecuado para ser atomizado, el cual es alimentado desde el dispositivo que comprende la camara de mezcla 5. 9a en la Figura 13 proporciona un diseno alternativo de la entrada. El dispositivo H puede ser montado ademas sobre una lanza para permitir que el atomizador sea colocado particularmente en una aplicacion especlfica, ya sea en forma automatica o manual, por ejemplo, en aplicaciones agricolas, en pintura con pulverization, en el combate de incendios o en otras aplicaciones mencionadas antes aqul, donde se desea o se necesita una position particular del atomizador. Estara dentro de la comprension de la persona experta que el dispositivo H puede ser usado en cualquiera de las formas, en combination con el dispositivo M o sin el. Con respecto al dispositivo de interconexion lCD, el experto esta al tanto de los problemas que se presentan con tales medios. Sin embargo, el experto conoce el material, las dimensiones, (esto es, el diametro y el grosor de la pared) y la clase de medios de conexion, tales como acoplamientos, dispositivos de abrazaderas o collares de clips, que son adecuados para conectar en forma reversible o irreversible los dispositivos H y M uno al otro.

La punta 1 de la boquilla del atomizador provee una nube dirigida de gotitas atomizadas que pueden tener una forma y una densidad particulares de acuerdo con el tamano, la forma, la geometrla de la punta de la boquilla y la presion del aire aplicado. Dicha presion del aire comprende entre 2 y 400 kPa (entre 0,02 y 4,0 bars), preferentemente entre 4 y 300 kPa (entre 0,04 b y 3,0 bars), mas preferentemente entre 10 y 250 kPa (entre 0,1 y 2,5 bars), aun mas

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preferentemente entre 50 y 200 kPa (entre 0,5 y 2,0 bars), aun mas preferentemente entre 80 y 200 kPa (entre 0,8 y 2,0 bars). El diseno permite utilizar toda clase de aparatos que proporcionan aire de presion baja a presion elevada desde sopladores lobulares rotativos estandar, o ventiladores, hasta compresores. Se prefiere los aparatos que proporcionan una baja presion de aire, ya que ellos tienen como resultado un menor coste de capital, operacion y mantenimiento.

Ademas de esto, la geometrla de la nube de gotitas atomizadas puede ser cambiada montando una placa o elemento de transicion TE en el extremo de la punta 1 de la boquilla. Un elemento de transition de este tipo se muestra en la Figura 14. Tales elementos de transicion permiten transformar el fluido atomizado en forma de cono en un fluido atomizado plano o en forma de cortina. Tal configuration permite ser usada en aplicaciones disenadas a la medida, en donde el fluido atomizado se necesita mas en forma de cortina que en forma de cono.

Los elementos de transicion pueden tener muchos disenos diferentes. El objetivo es lograr un patron de roclo deseado, por ejemplo, un patron de roclo rectangular conico sin afectar negativamente la distribution del tamano de las gotitas. Esto puede realizarse incorporando una leve reduction en el area en section transversal en relation con la punta de la boquilla. La reduccion del area esta en el intervalo desde alrededor de 0% a 25%, preferentemente desde alrededor de 0% a 20%, mas preferentemente desde alrededor de 0% a alrededor de 10%, dependiendo de las propiedades de la corriente de gas y/o partlculas. Los elementos de transicion con otras geometrlas pueden ser montados en la punta de la boquilla de acuerdo con la necesidad y el uso particular. Las Tablas 2 proveen diferentes geometrlas de los elementos de transicion que seran considerados como disenos no limitantes.

Tabla 2a

Tipo

1-28 2-28 3-28 1-40 2-40 3-40

Tamano diametro canerla en mm (pulg.)

19,05 (3/4) 19,05 (3/4) 19,05 (3/4) 19,05 (3/4) 19,05 (3/4) 19,05 (3/4)

Calibre

28 28 28 40 40 40

T = grosor placa en mm (pulg.)

12,7 (0,5) 12,7 (0,5) 12,7 (0,5) 12,7 (0,5) 12,7 (0,5) 12,7 (0,5)

L = long. Placa en mm (pulg.)

63,5 (2,5) 63,5 (2,5) 63,5 (2,5) 63,5 (2,5) 63,5 (2,5) 63,5 (2,5)

W = ancho de placa en

44,45 44,45 44,45 44,45 44,45 44,45

mm (pulg.)

(1,75) (1,75) (1,75) (1,75) (1,75) (1,75)

a= angulo de transicion en grados

28 28 28 40 40 40

d = diametro de transicion, extremo

20,955 20,955 20,955 20,955 20,955 20,955

redondo en mm (pulg.)

(0,825) (0,825) (0,825) (0,825) (0,825) (0,825)

l= largo de abertura, extremo rectangular en

34,4678 34,4678 34,4678 42,2656 42,2656 42,2656

mm (pulg.)

(1,357) (1,357) (1,357) (1,664) (1,664) (1,664)

w = ancho de abertura,

9,9822 9,7282 9,4996 8,1280 7,9248 7,7470

extremo rectangular en mm (pulg.)

(0,393) (0,383) (0,374) (0,320) (0,312) 0,305

El semi-acoplamiento HC, es un semi-acoplamiento de 68,040 kg (150 lb) adaptado al tamano de la tuberla. El semi- acoplamiento esta soldado en forma continua a la platina de transicion de una manera hermetica. El experto conoce otros medios de fijacion y montaje que proporcionan una conexion hermetica y de este modo estan incluidos en la presente. La union interna centrada en el acoplamiento debe ser lisa para minimizar turbulencias. Se prefiere que las esquinas de las placas de transicion sean redondeadas y esten libres de rebabas. Las tolerancias dimensionales para

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la salida de transicion (extremo rectangular) estan dentro de las tolerancias regulares tales como ± 0,1 mm. Esta dentro del concepto de la presente invencion que el elemento de transicion es un elemento versatil y puede ser fabricado para diferentes tamanos de canerlas, es decir, para diferentes diametros de la punta de la boquilla tales como 1/2, 3/4, 1, 1 1/4, 1 1/2 pulgadas, correspondientes a los diametros de 12,70 mm, 19,05 mm, 25,40 mm, 31,75 mm, o 38,10 mm. Esta dentro de la discrecion del experto elegir otros diametros que sean mayores o menores que estos valores, y como consecuencia de la seleccion de un tamano de diametro diferente, las otras dimensiones de la placa de transicion necesitan ser adaptadas en forma correspondiente, lo cual radica en la competencia del experto.

La Figura 15 muestra un dibujo esquematico de una realizacion con la indicacion de las dimensiones adecuadas en pulgadas. Sin embargo, las dimensiones no deben ser consideradas como obligatorias. En consecuencia, las dimensiones pueden ser aumentadas o reducidas en proporcion de acuerdo con las necesidades.

Las suspensiones que contienen materias solidas adecuadas para ser dispersadas por el atomizador de la presente invencion son bien conocidas por el experto y comprenden materiales minerales tales como carbonatos alcalinoterreos, hidroxidos alcalinoterreos, oxidos alcalinoterreos, o ceniza volante. Los carbonatos alcalinoterreos, por ejemplo, comprenden carbonato de calcio natural molido (GCC) tal como marmol, tiza o piedra caliza, carbonato de calcio sintetico tal como carbonatos de calcio precipitados (PCC) tales como PCC aragonltico, PCC vaterltico y/o PCC calcltico, especialmente PCC prismatico, rombohedrico o escalenohedrico, o carbonatos de calcio modificados superficialmente y rellenos analogos miscelaneos que contienen carbonatos de calcio tales como dolomita o rellenos a base de carbonates mixtos; diversas materias tales como talco o analogos; mica, arcilla, dioxido de titanio, bentonita, magnesita, blanco satinado, sepiolita, huntita, diatomita, silicatos y mezclas de ellos, pero no estan limitados a estos.

Se puede elegir otras suspensiones que comprenden materias solidas de acuerdo con la aplicacion deseada del atomizador, as! como tambien llquidos y dispersiones y emulsiones que sean adecuadas para ser usadas con el atomizador de la presente invencion de acuerdo con el uso especlfico de estos.

En general, la suspension con alto contenido de material mineral solido comprende por lo menos un material mineral en una suspension acuosa con un contenido de solidos desde alrededor de 30% en peso hasta 80% en peso, preferentemente desde alrededor de 72% en peso hasta alrededor de 79% en peso, mas preferentemente desde alrededor de 74% en peso hasta alrededor de 78% en peso basado en el peso total de la suspension. Se prefiere las suspensiones con alto contenido de solidos ya que ellas permiten la dispersion de una mayor cantidad de materiales solidos, mientras que el uso de las suspensiones con bajo contenido de solidos, desde 5% en peso hasta alrededor de 30% en peso, no esta excluido con el atomizador de la presente invencion.

La suspension acuosa puede comprender ademas por lo menos un agente dispersante en cantidades totales desde alrededor de 0,01 % en peso hasta alrededor de 2% en peso, preferentemente desde alrededor de 0,04% en peso hasta alrededor de 1,5% en peso, mas preferentemente desde alrededor de 0,1 % en peso hasta alrededor de 1% en peso, aun mas preferentemente desde alrededor de 0,3% en peso hasta alrededor de 0,6% en peso basado en el peso seco del material mineral.

Los agentes dispersantes que pueden ser usados son seleccionados del grupo que comprende homo- o copollmeros de acidos policarboxllicos tales como acidos acrllico o metacrllico o acido maleico, y/o sus sales, por ejemplo, sales de acidos neutralizadas parcial o completamente con sodio, litio, potasio, amonio, calcio, magnesio, estroncio, y/o aluminio o mezclas de estos, preferentemente sodio, calcio y magnesio, o derivadas de tales acidos tales como esteres, por ejemplo, a base de acido acrllico, acido metacrllico, acido maleico, acido fumarico, acido itaconico, por ejemplo acrilamida o esteres acrllicos tales como metilmetacrilato o mezclas de estos; polifosfatos alcalinos; o mezclas de estos.

El peso molecular Pm de tales productos esta preferentemente en el intervalo de 1000 a 15000 mol/g, mas preferentemente en el intervalo de 3000 a 7000 mol/g, por ejemplo 3500 mol/g, en la forma mas preferida en el intervalo de 4000 a 6000 mol/g, por ejemplo 5500 mol/g.

Las partlculas de material mineral de la suspension acuosa tienen un diametro esferico equivalente de < 2 pm, preferentemente < 1 pm, aun mas preferentemente <0,5 pm. El diametro esferico equivalente fluctua por lo tanto desde alrededor de 0,1pm hasta alrededor de 1.9 pm. Preferentemente desde alrededor de 0,4 pm hasta alrededor de 0,9 pm.

La viscosidad Brookfield de la suspension de materia mineral medida a 23° despues de 1 minuto de agitacion con el uso de un viscoslmetro Brookfield™ modelo RVT a temperatura ambiente y a una velocidad de rotacion de 100 rpm con el husillo apropiado es de 50 a 1000 mPas, preferentemente 100 a 750 mPas, mas preferentemente de 150 a 600 mPas, en la forma mas preferida de 200 a 460 mPas, por ejemplo, 300 mPas.

Tales suspensiones de materia mineral son conocidas por el experto y se encuentran sin dificultad en el comercio, tales como Hydrocarb 90®, Hydrocarb 60®, Hydrocarb HG®, abastecidas por OMYA, u otras suspensiones o dispersiones de materia mineral que se encuentran en el comercio. Dentro del contexto de la presente invencion materia mineral llquida indicara cualquier clase de materia mineral solida deslelda en un solvente.

Otros materiales que son practicos para estar en forma dispersada y proporcionar un aumento de la reactividad o un procesamiento mejorado pueden ser entregados tambien en gotitas por el atomizador de la presente invencion. El experto reconocera sin dificultad que no solo las dispersiones o suspensiones son productos adecuados para ser atomizados por la presente invencion, sino tambien simples soluciones o llquidos, es decir mezclas de una fase de 5 llquidos y substancias disueltas en ellos, tales como fertilizantes, herbicidas, funguicidas o medios para extinguir incendios pueden ser atomizadas por la presente invencion.

La Tabla 3 muestra la influencia en el tamano de las gotitas dependiendo del tipo de la boquilla, * la velocidad de flujo del fluido de prueba rociado a traves de la boquilla para llquidos 2 que esta conecatada a la lanza central 4, y la velocidad de flujo del aire dentro del multiple de aire 4.

10 Tabla 3. Condiciones de las pruebas

TC

Tipo de Llquido Velocidad de Flujo (Vmin) Tipo de Boquilla Velocidad de Flujo del Aire (m3/min) Dv0,1 micrones D32 Dv0,5 Dv0,99

1

A 0,57 1/4M-8 0-Aire Libre 74,23 120,40 151,00 445,04

2

A 0,57 1/4M-8 1,4 8,66 15,58 23,57 65,68

3

A 0,57 1/4M-8 1,6 7,92 13,88 20,25 52,69

4

A 0,38 1/4M-8 1,6 6,86 12,35 18,49 51,28

5

A 0,19 1/4M-8 1,6 5,54 10,03 14,96 42,15

6

A 0,57 1/4M-8 0,8 15,52 28,28 45,44 133,74

7

A 0,72 1/4M-8 1.6 6,84 11,76 16,80 41,99

8

A 0,72 1/4M-8 1.6 9,40 16,95 25,08 72,17

9

A 0,72 1/4M-8 1,6-Aire Libre 21,39 38,02 58,38 160,53

10

A 0,72 1/4M-8 1,4 Niple Reducido 9,19 19,78 42,21 212,29

11

A 0,57 1/4M-8 2,8 5,92 9,46 14,80 48,76

12

A 0,57 1/4M-8 5,2 5,14 8,08 11,01 24,25

5

10

15

20

25

30

35

13

A 1,89 SpiralJet 7 5,2 5,75 10,61 16,13 47,47

14

A 2,65 SpiralJet 7 5.2 5,95 11,55 18,66 62,81

15

A 0,57 Flomax X015 0,4 8,42 14,40 20,37 49,98

16

A 0,38 Flomax X015 0,4 6,01 10,42 15,00 38,52

Las pruebas se realizaron usando las siguientes boquillas:

- boquillas hidraulicas l/4M-8, y l/4M-4;

- las boquillas SpiralJet fueron usadas para condiciones de alta velocidad de flujo del llquido.

- Flomax X015

El material utilizado para las pruebas de roclo fue Hydrocarb 60®, suspension de carbonato de calcio con alto contenido de solidos diluido hasta 28% en peso de solidos en agua sin agente tensoactivo (Llquido Tipo A).

La boquilla Flomax X015 demostro ser mas eficiente que otras configuraciones de boquillas disponibles en el comercio realizadas con el dispositivo atomizador de la presente invencion. Se alcanzo tamanos de gotas mas pequenos con una velocidad de flujo mas baja del aire, como puede verse en la condicion de prueba (TC) 16. Ademas de esto, la importancia de la punta de la boquilla se hace evidente como puede verse en TC 9, donde la suspension es rociada sin una punta de boquilla pero con un flujo de aire circundante a una velocidad de 1,6 m3/min. El tamano de las gotas se reduce en comparacion con TC 1 donde no se utilizo ningun flujo de aire. TC 1 muestra el efecto del roclo del propio comportamiento de la boquilla. TC 10 muestra que cuando no hay presente ningun cono de transition convergente, “niple reducido” significa una transicion abrupta desde el alojamiento a la punta de la boquilla, el tamano de las gotas aumenta de nuevo debido a una corriente de aire inconsistente, promoviendo la colision de las gotitas y llevando as! a que las gotitas tengan un tamano mas grande.

Las mediciones del tamano de las gotas fueron tomadas en un analizador de partlculas Malvern 2600. El analizador Malvern es un instrumento de difraccion laser que mide el tamano de las gotas basandose en la energla de la luz difractada causada por gotas que pasan a traves del area de muestreo del analizador.

La intensidad de la luz dispersada se mide usando una serie de fotodiodos semicirculares alojados en la unidad receptora. Se usa la funcion de distribution de Rosin-Rammler para convertir la distribution de la intensidad de la luz en una funcion de la distribucion de tamano de las gotas. Las pruebas se ejecutaron usando un lente receptor de 300 mm. Esta configuration de lente permite un intervalo de mediciones de 1,2 y 564 pm, para el instrumento Malvern 2600. Todas las pruebas se realizaron a una distancia de roclo de 610 mm.

Se uso un sistema AutoJet® 2250 Modular Spray de Spraying Systems Co.® para controlar la presion y la velocidad de flujo del llquido. El sistema AutoJet® Modular Spray es un sistema de roclo modular independiente que mejora el funcionamiento de las boquillas rociadoras. Consta de dos componentes basicos, un panel de control electrico y un panel de control neumatico, proporcionando el sistema modular la potencia de un sistema completamente integrado.

En una realization preferida la atomization dentro de la boquilla es asistida con aire comprimido seco. El aire para la atomization estuvo a temperatura ambiente (20°C) para todas las pruebas. Ademas, fue estable y consistente a traves de todas las pruebas. Las velocidades de flujo del aire comprimido fueron medidas con un medidor de masa termica calibrado fabricado por Endress-Hauser. Este medidor mide la temperatura y la presion de aire/nitrogeno en el lugar de la medicion para determinar directamente la velocidad de flujo masico. La alta precision (± 1%) del intervalo de medicion de este medidor fue desde 0,0003 m3/min hasta alrededor de 12,0 m3/min (lo cual es igual a 0,3 l/min hasta alrededor de 12.000 1/min).

Se usaron los diametros de Dv0,5, D32, Dv0,1 y Dv0,9 para evaluar el tamano de las gotas. La terminologla del tamano de las gotas es la siguiente:

5

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15

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30

35

40

45

50

Dv0,5 = Diametro Volumetrico Medio (conocido tambien como VMD o MVD). Un medio para expresar el tamano de las gotas en terminos del volumen del llquido rociado. El VMD es un valor donde 50% del volumen total (o masa) del llquido rociado esta constituido por gotas con diametros mas grandes que el valor medio y 50% mas pequenos que el valor medio. Este diametro se usa para comparar el cambio en el tamano de las gotas como promedio entre las condiciones de las pruebas.

D32 = Diametro Medio Sauter (conocido tambien como SMD) es un medio para expresar la finura de un roclo en terminos del area de superficie producida por el roclo. El Diametro Medio Sauter es el diametro de una gota que tiene la misma razon de volumen a area de superficie que el volumen total de todas las gotas al area de superficie total de todas las gotas.

Dv0,i = es un valor donde 10% del volumen total (o masa) del llquido rociado esta constituido por gotas con diametros mas pequenos o iguales a este valor.

Dv0,99 = es un valor donde 99% del volumen total (o masa) del llquido rociado esta constituido por gotas con diametros mas pequenos o iguales a este valor. Este valor puede usarse tambien como DMAX.

La Figura 16 muestra la comparacion del comportamiento de una boquilla de un sistema rociador estandar 1/4M-8 que rocla al aire libre (TC 1) con aquel de la misma boquilla instalada en el dispositivo atomizador utilizando la misma suspension de alimentacion (TC 12). Se observa una reduccion importante en el tamano de las gotitas.

TC 15 muestra el comportamiento de la mejor tecnologla disponible de Spraying Systems para producir gotitas finas con la boquilla nebulizadora Flomax XO15 en las mismas condiciones de alimentacion de TC 1. TC 12 muestra claramente que el dispositivo atomizador de la presente invencion proporciona una distribucion de tamano de gotitas mas pequenas comparado con la mejor disponible de la tecnica anterior.

El atomizador de la presente invencion proporciona gotitas micronizadas con un diametro en el intervalo de aproximadamente 2 pm hasta aproximadamente 12 pm.

Esta dentro de la discrecion del usuario cuales boquillas para llquidos que se encuentran en el comercio va a usar en el dispositivo atomizador, ya que la boquilla para llquidos 2 es intercambiable por cualquier boquilla para llquidos adecuada, y su uso en el dispositivo atomizador de la presente invencion mejorara en forma notable su comportamiento. En general el comportamiento de cualquier boquilla puede ser mejorado cuando dicha boquilla es instalada en un dispositivo atomizador de la presente invencion, sin importar el tamano de la boquilla, debido a que el cono A del multiple de aire convergente, el alojamiento, la punta de la boquilla o el cono A del multiple de aire convergente que porta la punta 1 de la boquilla, que es una realizacion particular, pueden ser construidos a la medida para calzar en la boquilla seleccionada.

Un uso potencial puede ser, por ejemplo, en tecnologla de inyeccion de absorbente en donde un material patentado es dispensado en pequenas gotitas por el atomizador de la presente invencion en una caldera industrial para energla y calefaccion, a fin de extraer gas acido o toxico y metales pesados del gas de combustion, generado durante la combustion. Tal gas acido o toxico comprende, HCl, SO2 CO, NOx. Un ejemplo de un metal pesado acumulado en tales procesos de combustion es el mercurio (Hg).

La presente invencion se refiere tambien a un procedimiento para micronizar un fluido que comprende los pasos de proveer un dispositivo atomizador de la presente invencion, proveer un fluido para que sea micronizado, en donde el fluido es proporcionado a traves de la lanza central (4) a la boquilla para llquidos (2), y en donde un gas es proporcionado a traves de la entrada de aire (9), siendo acelerado dicho gas a traves del cono (A) de transition de aire convergente en un anillo de gas en flujo paralelo, y haciendo contacto con el fluido rociado que escapa de la boquilla formando con esto gotitas que son transportadas a traves de la punta (1) de la boquilla del atomizador.

Dicho fluido comprende un llquido o mezcla de llquidos, una suspension, dispersion o emulsion, en donde dicho llquido o mezcla de llquidos, suspension, dispersion o emulsion es un protector o fertilizante de cultivos o plantas.

La presente invencion se refiere ademas a un procedimiento para micronizar un fluido, en donde el fluido es un agente extintor de incendio.

Mas aun, la presente invencion se refiere a un procedimiento, en donde la suspension es una suspension de materia mineral, o en donde la dispersion es una dispersion de materia mineral.

La presente invencion se refiere tambien al uso de las gotitas micronizadas, en donde tales gotitas son utilizadas en protection, fertilization de cultivos y de plantas.

Un uso adicional de las gotitas micronizadas de acuerdo con la presente invencion es el uso en combate de incendios.

Un uso adicional de tales gotitas micronizadas es en un metodo de inyeccion de absorbente a un horno, en secado por pulverizacion o en combate de incendios, en donde el fluido es una dispersion o una suspension de materia mineral.

Claims (34)

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   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo atomizador para obtener gotitas que comprende una punta (1) de la boquilla, una boquilla (2) para llquidos, un alojamiento (3) que comprende un multiple de aire convergente, con un cono A de transition de aire que rodea de una manera circular la boquilla (2) para llquidos que esta conectada a una lanza (4) central, siendo alimentada dicha lanza por una entrada (6), comprendiendo ademas el alojamiento (3) por lo menos una entrada (9) de aire para suministrar un gas como un anillo en el sentido de la corriente alrededor de la boquilla, caracterizado porque la position de la boquilla (2) para llquidos que esta conectada que esta conectada a una lanza (4) central es ajustable de tal manera que la boquilla (2) puede ser movida dentro o fuera del cono A de transicion de aire.
2. 2. Dispositivo atomizador de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la punta (1) de la boquilla y el cono A de transicion de aire estan conectados entre si.
3. 3. Dispositivo atomizador de acuerdo con la reivindicacion 2, en donde la punta (1) de la boquilla conectada con el cono A de transicion de aire estan conectados al alojamiento (3) en forma reversible.
4. 4. Dispositivo atomizador de acuerdo con la reivindicacion 3, en donde la conexion al alojamiento es establecida por un alojamiento traslapado con piezas movibles en donde una pieza comprende la punta (1) de la boquilla conectada al cono (A) de transicion de aire, y la otra pieza comprende el alojamiento con la lanza (4) central, siendo alimentada dicha lanza por una entrada (6), comprendiendo ademas el alojamiento (3) por lo menos una entrada (9, I) de aire para suministrar un gas como un anillo en el flujo de la corriente alrededor de la boquilla, deslizandose las dos piezas una en relation con la otra.
5. 5. Dispositivo atomizador de acuerdo con la reivindicacion 3, en donde la conexion al alojamiento es establecida proporcionando la punta (1) de la boquilla conectada al cono (A) de transicion de aire en un dispositivo de montaje (MD1) como una primera pieza, proporcionando el alojamiento (3) con el dispositivo de montaje (MD2) como una segunda pieza, y conectando dicha primera pieza con dicha segunda pieza por medio de los dispositivos de montaje MD1 y MD2.
6. 6. Dispositivo atomizador de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde el empalme por medio de los dispositivos de montaje puede hacerse por medio de pegamento, tornillos, abrazaderas de tuberlas, pernos camisa u otro medio de fijacion.
7. 7. Dispositivo atomizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el ajuste de la boquilla (2) para llquidos en relacion con el cono (A) de transicion de aire es efectuado por los medios seleccionados entre los siguientes: moviendo la lanza (4) central que porta la boquilla (2) para llquidos hacia adelante y hacia atras, o colocando una o mas placas de separation del mismo grosor o de grosores diferentes (Sl, S2) entre los dispositivos de montaje MDl y MD2, o por una combination de ambos.
8. 8. Dispositivo atomizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde hay presente una placa difusora (DP) entre el cono del multiple de aire convergente y la por lo menos una entrada (9, 1) de aire.
9. 9. Dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el cono (A) del multiple de aire convergente tiene un angulo de abertura desde 0° hasta 180°.
10. 10. Dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la razon de los diametros de la punta (1) de la boquilla y el alojamiento (3) es desde 1:1 a 1:10, preferentemente desde 1:1 a 1:7, mas preferentemente desde 1:1 a 1:4.
11. 11. Dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la punta de la boquilla tiene una razon de longitud a diametro desde alrededor de 50:1 hasta alrededor de 0,5:1, preferentemente desde alrededor de 20:1 hasta alrededor de 1:1, mas preferentemente desde alrededor de 15:1 hasta alrededor de 5:1.
12. 12. Dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la punta (1) de la boquilla tiene un desplazamiento angular que esta comprendido entre e incluyendo 180° hasta aproximadamente e incluyendo 90°.
13. 13. Dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde una camara (5) de mezcla esta presente aguas abajo de la lanza (4) central que porta la boquilla (2) para llquidos.
14. 14. Dispositivo atomizador de acuerdo con la reivindicacion 13, en donde la camara (5) de mezcla comprende un dispositivo de mezcla seleccionado entre un dispositivo de mezcla estatico o uno de alta action de cizallamiento.
15. 15. Dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, en donde la camara de mezcla puede estar en un dispositivo o alojamiento M separado conectado a traves de por lo menos un dispositivo de interconexion lCD tal como un tubo, manguera o tuberla al cabezal H atomizador, que comprende la punta (1) de la

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    boquilla del atomizador, una boquilla (2) para llquidos, el alojamiento (3) del multiple de aire convergente, con el cono (A) de transicion de aire rodeando de una manera circular a la boquilla (2) para llquidos que esta conectada a una lanza (4) central.
16. 16. Uso del dispositivo atomizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para rociar un fluido, en donde el fluido es proporcionado a traves de la lanza (4) central a la boquilla (2) para llquidos, y en donde un gas es proporcionado a traves de la entrada (9) de aire, siendo dicho gas acelerado por medio del cono (A) de transicion de aire convergente en un anillo de gas en el flujo de la corriente, y haciendo contacto con el fluido rociado que escapa de la boquilla formando con esto gotitas que son transportadas a traves de la punta (1) de la boquilla del atomizador.
17. 17. Uso de acuerdo con la reivindicacion 16, en donde el gas proporcionado a traves de la entrada (9) de aire, es alimentado en volumenes desde alrededor de 0,0003 m3/min hasta alrededor de 20 m3/min, preferentemente desde alrededor de 0,1 m3/min hasta alrededor de 12 m3/min, aun mas preferentemente desde alrededor de 0,2 m3/min hasta alrededor de 10m3/min, y aun mas preferentemente desde alrededor de 0,4 m3/min hasta alrededor de 6 m3/min.
18. 18. Uso de acuerdo con la reivindicacion 16 o 17, en donde el gas proporcionado a traves de la entrada (9) de aire tiene una presion desde alrededor de 1 kPa hasta 600 kPa (0,01 hasta 6 bars), preferentemente desde alrededor de 2 kPa hasta alrededor de 500 kPa (0,02 bar hasta alrededor de 5 bars), mas preferentemente desde alrededor de 4 kPa hasta alrededor de 450 kPa (0,04 hasta alrededor de 4,5 bars).
19. 19. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en donde la razon de volumen del aire proporcionado al fluido rociado de la boquilla es mantenida a una razon desde 100:1 hasta alrededor de 8000:1.
20. 20. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, en dond el fluido proporcionado a traves de la lanza tiene una velocidad de flujo desde alrededor de 0,05 l/min hasta alrededor de 5 l/min, preferentemente desde alrededor de 0,1 l/min hasta alrededor de 4 l/min, mas preferentemente desde alrededor de 0,19 l/min hasta alrededor de 2,7 l/min.
21. 21. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, en donde el gas proporcionado por la entrada es un solo gas o una mezcla de gases tales como aire, nitrogeno o gas noble, o mezclas de estos, vapor caliente o vapor de agua.
22. 22. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 21, en donde el fluido proporcionado a traves de la lanza es un llquido o una mezcla de llquidos, una suspension, dispersion o una emulsion.
23. 23. Uso de acuerdo con la reivindicacion 22, en donde la suspension es una suspension de materia mineral.
24. 24. Uso de acuerdo con la reivindicacion 22, en donde la dispersion es una dispersion de materia mineral.
25. 25. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 23 o 24, en donde la materia mineral es seleccionada de carbonatos alcalinoterreos, hidroxidos alcalinoterreos, oxidos alcalinoterreos o ceniza volante.
26. 26. Uso de acuerdo con la reivindicacion 25, en donde los carbonates alcalinoterreos comprenden carbonato de calcio natural molido (GCC) tal como marmol, tiza o piedra caliza, carbonato de calcio sintetico tal como carbonatos de calcio precipitados (PCC) tales como PCC aragonltico, PCC vaterltico, y/o PCC calcltico, especialmente PCC prismatico, rombohedrico o escalenohedrico o carbonatos de calcio modificados superficialmente, y rellenos analogos miscelaneos que contienen carbonatos de calcio tal como dolomita o rellenos a base de carbonatos mixtos; diversos materiales tales como talco o analogos; mica, arcilla dioxido de titanio, bentonita, magnesita, blanco satinado, sepiolita, huntita, diatomita, silicatos; y mezclas de estos.
27. 27. Procedimiento para micronizar un fluido comprende los pasos de:

    - proveer un dispositivo atomizador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15,

    - proveer un fluido para micronizacion en donde el fluido es proporcionado a traves de la lanza (4) central a la boquilla (2) para llquidos, y en donde se proporciona un gas a traves de la entrada (9) de aire, siendo acelerado dicho gas a traves del cono (A) de transicion de aire convergente en un anillo de gas en el sentido de la corriente, y siendo contactado por el roclo del fluido que escapa desde la boquilla, formando con esto gotitas que son transportadas a traves de la punta (1) de la boquilla del atomizador.
28. 28. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 27, en donde el fluido comprende un llquido o una mezcla de llquidos, una suspension, una dispersion o una emulsion.
29. 29. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 28, en donde el llquido o la mezcla de llquidos es un protector o fertilizante de cultivos o plantas.
30. 30. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 28, en donde el fluido es un agente extintor de incendios.
31. 31. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 28, en donde la suspension es una suspension de materia mineral.
32. 32. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 28, en donde la dispersion es una dispersion de materia mineral.
33. 33. Uso del procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 29 en protection o fertilization de cultivos o plantas.

    5 34. Uso del procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 30, en el combate de incendios.
34. 35. Uso del procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 31 o 32, en un metodo de inyeccion de absorbentes en un horno, en secado con pulverization o en el combate de incendios.