ES2842100T3 - Tubo de vórtice - Google Patents

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Abstract

Un tubo de vórtice que comprende: un cuerpo principal (10); una entrada (20) acoplada a una parte posterior del cuerpo principal (10) y en la que se introduce aire comprimido; una cámara de circulación de aire (60) en un tipo de tubo hueco instalado en el cuerpo principal (10); un canal de paso (12) dispuesto entre una superficie interior del cuerpo principal (10) y una superficie exterior de la cámara de circulación de aire (60) y a través del cual pasa el aire introducido a través de la entrada (20) hacia delante; un generador de vórtice (50) acoplado a una parte frontal de la cámara de circulación de aire (60) para permitir que el aire que se introduce a través del canal de paso (12) gire en la cámara de circulación de aire (60); una salida de aire frío (30) acoplada a una parte frontal del cuerpo principal (10) y a través de la cual se descarga aire frío al exterior desde la cámara de circulación de aire (60); y una salida de aire caliente (40) acoplada a una parte posterior de la cámara de circulación de aire (60) y a través de la cual se descarga aire caliente al exterior desde la cámara de circulación de aire (60), en donde: el canal de paso (12) tiene forma de anillo, y la salida de aire caliente (40) se dispone en una fase final del tubo de vórtice en el área de la entrada (20) de aire comprimido, caracterizado porque, la cámara de circulación de aire (60) está provista en una superficie exterior en una parte frontal de la misma con una pluralidad de protuberancias (62) a intervalos angulares regulares, en donde el aire comprimido pasa a través de las protuberancias (62).

Description

DESCRIPCIÓN
Tubo de vórtice
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención se refiere, en general, a un tubo de vórtice que puede mejorar la entrada de aire.
Descripción de la técnica relacionada
Generalmente, los tubos de vórtice se han usado para la refrigeración local en emplazamientos industriales y se han usado habitualmente en campos industriales como con aire comprimido (es decir, un compresor) como una fuente de energía de fuerza.
Además, el tubo de vórtice es un dispositivo de enfriamiento que genera simultáneamente un flujo de aire frío y caliente sin usar un accionamiento mecánico y que se usa en un proceso de fabricación en emplazamientos industriales calientes, tales como soldadura, fusión o similares.
Un tubo de vórtice convencional se describe en las solicitudes de patente coreanas núms. 10-2007-0025237 y 10-2008­ 0005461.
La Figura 1 es una vista en sección transversal que muestra la estructura de un tubo de vórtice convencional.
Como se muestra en la Figura 1, el tubo de vórtice incluye un cuerpo principal 110 que tiene una entrada 115 en la que se inyecta aire comprimido, un generador de vórtice 114 que se acopla al cuerpo principal 110 para generar aire frío y caliente, un tubo de circulación de aire 112 que se acopla al generador de vórtice 114, una cubierta 113 que se acopla al cuerpo principal 110, y una válvula de ajuste 116 y una tapa 117 que se acoplan a la cubierta 113.
En el tubo de vórtice, el aire comprimido que se inyecta en la entrada 15 se divide en aire frío y aire caliente mientras pasa por el generador de vórtice 114 y el tubo de circulación de aire 112, de modo que el aire caliente se descarga al exterior a través de un espacio con la válvula de ajuste 116, que se dispone en un lado del tubo de circulación de aire 112 y el aire frío se pulveriza a través de una tobera frontal. Aquí, la descarga suave del aire caliente permite mejorar la eficiencia del tubo de vórtice.
La Figura 2 es una vista conceptual que muestra una entrada de aire en el tubo de vórtice.
De acuerdo con una teoría de vórtice como se muestra en la Figura 2, cuando se suministra al tubo de vórtice, el aire comprimido se pulveriza perpendicular a la dirección longitudinal del tubo de vórtice mientras se guía hacia un lado interior de una cámara de rotación del vórtice a través de una tobera.
El aire pulverizado forma un vórtice tal como un torbellino y gira a lo largo de una pared interna del tubo y se mueve hasta el final del tubo. Aquí, si una válvula en un extremo del tubo se abre un poco, una porción de aire caliente se descarga al exterior y el aire restante fluye a la inversa a lo largo del centro del tubo mientras forma un pequeño vórtice. El vórtice interno formado de manera secundaria pierde su calor y se enfría, y se descarga al exterior a través del extremo opuesto del tubo.
Sin embargo, el tubo de vórtice tiene problemas porque el aire caliente que gira externamente aumenta la temperatura del propio cuerpo principal, lo que provoca quemaduras al usuario.
Lo anterior está destinado simplemente a ayudar en la comprensión de los antecedentes de la presente invención, y no pretende significar que la presente invención esté dentro del alcance de la técnica relacionada que ya que se conoce por los expertos en la técnica.
Documentos de la técnica relacionada
(Documento de patente 1) Solicitud de patente coreana núm. 10-2007-0025237; y
(Documento de patente 2) Solicitud de patente coreana núm. 10-2008-0005461.
El documento SU 542895 A describe un tubo de vórtice de acuerdo con la parte de preámbulo de la reivindicación 1. Tubos de vórtice similares se describen en el documento SU 511 485, en el campo de los refrigeradores de vórtice, en el documento US 4,973,246, en el campo de los aparatos dentales y en el documento EP 2 108902 A2 para la generación de aire frío en general.
Resumen de la invención
En consecuencia, la presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas anteriores que ocurren en la técnica relacionada, y la presente invención está destinada a proponer un tubo de vórtice que tiene una estructura capaz de resolver los problemas de la técnica relacionada en la que se calienta el cuerpo principal durante la separación de aire caliente y frío.
Con el propósito de lograr el objeto anterior, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un tubo de vórtice que incluye un cuerpo principal, una entrada acoplada a una parte posterior del cuerpo principal y en la que se introduce aire comprimido, una cámara de circulación de aire en un tipo de tubo hueco instalado en el cuerpo principal, un canal de paso en forma de anillo dispuesto entre una superficie interna del cuerpo principal y una superficie externa de la cámara de circulación de aire y a través del cual el aire introducido a través de la entrada pasa hacia adelante, un generador de vórtice acoplado a una parte frontal de la cámara de circulación de aire para permitir que el aire que se introduce a través del canal de paso gire en la cámara de circulación de aire, una salida de aire frío acoplada a una parte frontal del cuerpo principal y a través de la cual el aire se descarga al exterior de la cámara de circulación de aire, y una salida de aire caliente acoplada a la parte posterior de la cámara de circulación de aire y dispuesta en una fase final del tubo de vórtice en el área de la entrada para aire comprimido y por la cual se descarga aire caliente al exterior de la cámara de circulación de aire.
Además, la cámara de circulación de aire está provista en una superficie exterior en una parte frontal de la misma con una pluralidad de protuberancias a intervalos angulares regulares, en donde el aire comprimido pasa a través de las protuberancias.
Además, el aire comprimido que se introduce a través del canal de paso puede enfriar la superficie exterior de la cámara de circulación de aire.
Además, la salida de aire caliente puede estar provista de una válvula para regular la cantidad de aire a descargar. De acuerdo con la presente invención, el tubo de vórtice se configura de manera que la entrada se instala en la parte posterior del cuerpo principal para permitir que el aire comprimido se introduzca entre el cuerpo principal y la cámara de circulación de aire para evitar que el aire caliente transfiera calor al cuerpo principal, lo que resuelve de esta manera los problemas con la técnica relacionada en la que el cuerpo principal se calienta durante la separación del aire.
Breve descripción de los dibujos
Los anteriores y otros objetivos, elementos y ventajas de la presente invención se entenderán con mayor claridad a partir de la siguiente descripción detallada cuando se consideran junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 es una vista en sección transversal que muestra la estructura de un tubo de vórtice convencional;
La Figura 2 es una vista conceptual que muestra una entrada de aire en el tubo de vórtice;
La Figura 3 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un tubo de vórtice de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención;
La Figura 4 es una vista conceptual que muestra un generador de vórtice de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención;
La Figura 5 es una vista en sección transversal que muestra un tubo de vórtice de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención; y
La Figura 6 es una vista que muestra una entrada de aire en el tubo de vórtice de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Se hará ahora referencia con más detalle a una modalidad preferida de la presente invención, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos acompañantes. Siempre que sea posible, los mismos números de referencia se usarán a lo largo de todos los dibujos y de la descripción para referirse a las mismas partes o a partes similares.
La Figura 3 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un tubo de vórtice de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención.
Como se muestra en la Figura 3, el tubo de vórtice incluye un cuerpo principal 10, una entrada 20, un canal de paso 12, una salida de aire frío 30, una salida de aire caliente 40, un generador de vórtice 50 y una cámara de circulación de aire 60.
El cuerpo principal 10 tiene un tipo de tubo hueco y sirve como armazón básico del tubo de vórtice.
La entrada 20 se conecta con un tanque de compresión (es decir, un compresor) en el que está contenido aire comprimido.
El generador de vórtice 50 hace que el aire comprimido, que se introduce en la entrada 20 a través del canal de paso 12, gire en un vórtice en la cámara de circulación de aire 60. Específicamente, la Figura 4 es una vista conceptual que muestra el generador de vórtice de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención.
Como se muestra en la Figura 4, el generador de vórtice 50 está provisto de una pluralidad de pasos giratorios 52 que se extienden desde una superficie exterior hacia una superficie interior del mismo en un cierto ángulo inclinado, que sirve de esta manera para permitir que el aire comprimido gire a través del mismo.
El generador de vórtice 50 también tiene un orificio pasante central a través del cual el aire enfriado en la cámara de circulación de aire 60 se descarga hacia adelante.
La cámara de circulación de aire 60 se instala en el cuerpo principal 10 de manera que se forma el canal de paso 12 para el aire que se introduce a través de la entrada 20. La cámara de circulación de aire 60 tiene un tipo de tubo hueco en el que un lado del mismo se abre y entra en contacto estrecho con el generador de vórtice 50 y su parte posterior se conecta con la salida de aire caliente 40.
Es decir, la cámara de circulación de aire 60 se instala en el cuerpo principal 10 de manera que la superficie exterior de la cámara de circulación de aire 60 y la superficie interior del cuerpo principal 10 se separan por una cierta distancia de modo que el espacio intermedio se convierte en el canal de paso 12.
El canal de paso 12 no solo sirve como canal de paso de aire, sino que también sirve para enfriar la cámara de circulación de aire 60.
La salida de aire frío 30 y la salida de aire caliente 40 se acoplan a las partes frontal y posterior, respectivamente, del cuerpo principal 10, de modo que el aire frío y el aire caliente de la cámara de circulación de aire 60 se descargan a través de ellas.
Aquí, la salida de aire caliente 40 se acopla preferentemente a la cámara de circulación de aire 60 en un estado inclinado en un lado de manera que la salida de aire caliente no interfiera con la entrada 20 a través de la cual se introduce el aire comprimido.
Además, la cámara de circulación de aire 60 está provista en una superficie exterior en una parte frontal de la misma con una pluralidad de protuberancias 62 a intervalos angulares regulares, en donde el aire comprimido pasa a través de las protuberancias 62.
El aire comprimido se convierte en un flujo laminar mientras pasa entre las protuberancias 62, y debido a que el flujo laminar gira a una cierta velocidad angular en el generador de vórtice 50, puede mejorarse la eficiencia del intercambio de calor en la cámara de circulación de aire 60.
El funcionamiento del tubo de vórtice de acuerdo con la presente invención se describirá en detalle con referencia a la Figura 5.
La Figura 5 es una vista en sección transversal que muestra el tubo de vórtice de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención.
Como se muestra en la Figura 5, la salida de aire caliente 40 está provista de una válvula 42 para regular la cantidad de aire a descargar. Por lo tanto, la temperatura del aire frío a descargar a través de la salida de aire frío 30 puede regularse en dependencia de la cantidad de aire que a descargar a través de la válvula 42.
De acuerdo con la presente invención, el tubo de vórtice se configura de manera que el canal de paso 12 se dispone entre el cuerpo principal 10 y la cámara de circulación de aire 60 y el aire comprimido se introduce a través del canal de paso 12, lo que resuelve de esta manera fundamentalmente los problemas con la técnica relacionada en la que el cuerpo principal se calienta con aire caliente durante un proceso de intercambio de calor.
La Figura 6 es una vista que muestra una entrada de aire en el tubo de vórtice de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención.
De acuerdo con el tubo de vórtice que se muestra en la Figura 6, cuando se suministra a través de la entrada 20, el aire comprimido pasa hacia adelante a través del canal de paso 12.
Luego, el aire comprimido gira a través del generador de vórtice 50 y se mueve hacia atrás mientras gira en la cámara de circulación de aire 60.
Una porción del aire que se mueve hacia atrás en la cámara de circulación de aire 60 se descarga al exterior a través de la salida de aire caliente, y otra porción del aire pasa hacia adelante a través del centro de la cámara de circulación de aire 60 y luego se descarga al exterior a través de la salida de aire frío 20.
Es decir, debido a que el aire caliente se mueve en la cámara de circulación de aire 60, el calor no se transfiere al cuerpo principal 10 que se dispone fuera del canal de paso 12, lo que resuelve de esta manera los problemas en los que se calienta el cuerpo principal.
Aunque una modalidad preferida de la presente invención se ha descrito para propósitos ilustrativos, los expertos en la técnica apreciarán que varias modificaciones, adiciones y sustituciones son posibles, sin alejarse del alcance de la invención como se describe en las reivindicaciones acompañantes.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Un tubo de vórtice que comprende:
    un cuerpo principal (10);
    una entrada (20) acoplada a una parte posterior del cuerpo principal (10) y en la que se introduce aire comprimido; una cámara de circulación de aire (60) en un tipo de tubo hueco instalado en el cuerpo principal (10);
    un canal de paso (12) dispuesto entre una superficie interior del cuerpo principal (10) y una superficie exterior de la cámara de circulación de aire (60) y a través del cual pasa el aire introducido a través de la entrada (20) hacia delante;
    un generador de vórtice (50) acoplado a una parte frontal de la cámara de circulación de aire (60) para permitir que el aire que se introduce a través del canal de paso (12) gire en la cámara de circulación de aire (60);
    una salida de aire frío (30) acoplada a una parte frontal del cuerpo principal (10) y a través de la cual se descarga aire frío al exterior desde la cámara de circulación de aire (60); y
    una salida de aire caliente (40) acoplada a una parte posterior de la cámara de circulación de aire (60) y a través de la cual se descarga aire caliente al exterior desde la cámara de circulación de aire (60),
    en donde:
    el canal de paso (12) tiene forma de anillo, y
    la salida de aire caliente (40) se dispone en una fase final del tubo de vórtice en el área de la entrada (20) de aire comprimido,
    caracterizado porque,
    la cámara de circulación de aire (60) está provista en una superficie exterior en una parte frontal de la misma con una pluralidad de protuberancias (62) a intervalos angulares regulares, en donde el aire comprimido pasa a través de las protuberancias (62).
  2. 2. El tubo de vórtice de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el generador de vórtice (50) está provisto de una pluralidad de pasos giratorios (52) que se extienden desde una superficie exterior hacia una superficie interior de la misma en un cierto ángulo inclinado para permitir que el aire comprimido gire a través de ellos.
  3. 3. El tubo de vórtice de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el aire comprimido que se introduce a través del canal de paso (12) enfría la superficie exterior de la cámara de circulación de aire (60).
  4. 4 El tubo de vórtice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la salida de aire caliente (40) está provista de una válvula (42) para regular la cantidad de aire a descargar.
  5. 5. El tubo de vórtice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la salida de aire caliente (40) se acopla a la cámara de circulación de aire (60) en un estado inclinado en un lado de manera que la salida de aire caliente (40) no interfiere con la entrada (20) a través de la que se introduce el aire comprimido.
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