ES2874851T3 - Estabilizador de flujo y dispositivo de mezcla Venturi relacionado - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de mezcla Venturi (40) que comprende un cuerpo (41) que tiene una entrada (42) y una tobera de salida (221) e, internamente al cuerpo (41), un canal de restricción de flujo principal (5) que comunica con la entrada (42) y con una cámara de succión (222), estando la cámara de succión (222) en comunicación con una boca (82) que comunica con el exterior, estando un canal de salida (225) en comunicación con la cámara de succión (222) y terminando en la tobera de salida (221), en donde el canal de salida (225) está provisto con un estabilizador de flujo (43A; 43B) que comprende un cilindro (44) configurado para estar situado de forma estable en un conducto y que tiene una boca de entrada (46) y una boca de salida (47), estando provisto internamente el cilindro (44) con una nervadura helicoidal (45) que se extiende sobre una superficie interna (450) del cilindro (44), en donde una cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) sigue una hélice cilíndrica con altura h y con paso p envuelta alrededor de un volumen cilíndrico que tiene diámetro d coaxial con el cilindro (44), por lo que la cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) delimita una sección cilíndrica central despejada del cilindro (44), que tiene diámetro d, en donde la nervadura helicoidal (45) tiene una superficie principal frontal (457), orientada a la boca de entrada (46) para toda la altura h de la nervadura helicoidal (45), y una superficie principal posterior (458), orientada a la boca de salida (47) para toda la altura h de la nervadura helicoidal (45), formando la superficie principal frontal (457) con la superficie interna (450) del cilindro (44) un ángulo frontal α que es obtuso, por lo que 90° < α < 180°, en donde la boca de entrada (46) del cilindro (44) del estabilizador de flujo (43A; 43B) está orientada a la entrada (42) del dispositivo de mezcla Venturi (40) y la boca de salida (47) del cilindro (44) del estabilizador de flujo (43A; 43B) está orientada a la tobera de salida (221) del dispositivo de mezcla Venturi (40).
Description
DESCRIPCIÓN
Estabilizador de flujo y dispositivo de mezcla Venturi relacionado
La invención se refiere a un dispositivo mezclador Venturi, en particular para un aparato de mezcla, que comprende un estabilizador de flujo configurado para crear un movimiento arremolinado del flujo de fluido que asegura una sección despejada amplia para el paso del fluido, que puede activarse de forma confiable, eficaz y barata en todas las condiciones operativas, asegurando una mezcla apropiada y permitiendo aumentar el caudal del dispositivo de mezcla, en donde el estabilizador de flujo permite crear un movimiento arremolinado del flujo de fluido en el canal de salida del dispositivo de mezcla Venturi y permite que el canal de salida se llene, sin generar ninguna resistencia ni ninguna disminución de caudal.
A continuación, en la presente descripción se hará referencia principalmente a una aplicación del estabilizador de flujo en el dispositivo de mezcla Venturi de acuerdo con la invención aplicado a un aparato de mezcla.
Se conoce que los aparatos de mezcla están ampliamente extendidos. En particular, en el campo de la limpieza y desinfección de superficies, tales aparatos permiten tanto tratamiento solo con agua como adición de compuestos químicos concentrados, tales como, por ejemplo, desinfectantes, jabones, espumas húmedas y espumas secas. El aparato desvelado en el documento de Patente US 7 017 621 b2 y el aparato denominado KP1H disponible en la compañía de Estados Unidos de América Knight son dos ejemplos de tales aparatos de mezcla.
Por referencia a la Figura 1, puede observarse que el circuito hidráulico de tales aparatos extrae el agua del suministro a través de una conexión cruzada hidráulica 1, capaz de operar con valores de presión de agua de hasta 10 bar (es decir, 106 Pascal), controlada por una válvula accionada magnéticamente 2; a modo de ejemplo, y no a modo de limitación, algunos ejemplos de tal conexión cruzada hidráulica y de tal válvula accionada magnéticamente se desvelan en los documentos de Patente WO 2013/011488 y WO 2013/011487. La conexión cruzada hidráulica 1, cuya carcasa (no se muestra la Figura 1) está montada en la pared (directamente o a través de un soporte) de modo que la válvula accionada magnéticamente 2 es accesible frontalmente para un operador, comprende un conducto de entrada 70 corriente arriba de la válvula 2, para conectar al suministro a través de un conector 74, y un conducto de salida 71 que permite la conexión a una conexión cruzada hidráulica de otros aparatos de mezcla (o a cualquier otro conducto) conectada corriente abajo de lo mostrado en la Figura 1 a través de un conector similar (no se muestra en la Figura 1). En el caso de que el conducto de salida 71 no esté conectado a ninguna conexión cruzada hidráulica corriente abajo (o cualquier otro conducto), está cerrada mediante un tapón 72. El conector 74 y el tapón 72 están unidos al conducto de entrada 70 y al conducto de salida 71, respectivamente, a través de los correspondientes ganchos extraíbles de acoplamiento rápido 73 aplicados frontalmente (es decir, desde el mismo lado de la válvula accionada magnéticamente 2) por un operador.
La conexión cruzada hidráulica 1, corriente abajo de la válvula accionada magnéticamente 2, comprende un codo 10 (formado mediante un conducto 21 corriente arriba y un conducto 22 corriente abajo) corriente abajo del cual está presente un montaje 3 de válvulas de separación, para evitar el reflujo de productos químicos hacia el suministro y, corriente abajo de estos, un dispositivo de mezcla 4 basado en el efecto Venturi, que mezcla el agua con el producto químico.
La presencia del montaje 3 de válvulas de separación es necesaria porque los tanques de productos químicos están conectados al suministro de agua corriente, y de ese modo debe asegurarse la prevención del reflujo de los productos químicos hacia el suministro, por ejemplo, en el caso de que se produzca una baja presión temporal en el suministro.
En particular, el dispositivo de mezcla 4 comprende un canal de restricción de flujo principal 5 (es decir, configurado para realizar una restricción del flujo principal) en donde, tras el paso de agua, se generan una baja presión y por lo tanto una aspiración del producto químico desde una boca 82 de un tanque externo y su dilución en agua. La dosificación depende del caudal y la presión de agua, y es posible controlar la dilución mediante toberas 7 apropiadas que están insertadas en tubos externos (no se muestran) para aspirar el producto químico, que ajusta el porcentaje de la misma.
Tales aparatos son completamente automáticos y, dado que están constituidos solo por un sistema hidráulico, no necesitan ninguna fuente de alimentación.
Sin embargo, los dispositivos de mezcla Venturi de la técnica anterior adolecen de algunas desventajas.
Como se muestra esquemáticamente la Figura 2, tales desventajas se deben principalmente al hecho de que, en primer lugar, inmediatamente después del dispositivo de mezcla 4, es decir, después de la tobera de salida del mismo, existe generalmente una descarga libre y, en segundo lugar, la cámara de succión 222 tiene una sección de entrada diferente de la sección de salida.
Esto supone que está presente aire a lo largo de las paredes del canal de salida 225 del dispositivo de mezcla, es decir, en el canal corriente abajo de la cámara de succión 222, creando una dificultad en la activación del dispositivo
de mezcla, es decir, al comienzo de la aspiración del producto químico desde la boca 82 del tanque externo tras el paso de agua, que solo llena la sección central del canal de salida 225.
Para solucionar tales desventajas, los dispositivos de mezcla Venturi disponibles en la actualidad se proporcionan con una o más restricciones en el tubo conectado a la tobera de salida del dispositivo de mezcla, para forzar el llenado del canal de salida 225 con el fluido, opcionalmente agua, permitiendo la aspiración desde la boca 82 del tanque externo y, en consecuencia, la activación del dispositivo de mezcla. A modo de ejemplo, tal restricción puede consistir en una constricción realizada mediante un anillo externo al tubo.
Sin embargo, incluso esta solución supone desventajas, dado que implica el uso de un tubo especial para la operación del dispositivo de mezcla.
Además, el rendimiento del dispositivo de mezcla se reduce, dado que las restricciones generan una resistencia en la salida del canal 225 que resta poder de succión al dispositivo y reduce su caudal.
Para resolver estos problemas, algunos dispositivos de mezcla de la técnica anterior se proporcionan con estabilizadores de flujo (véanse las Figuras 1b y 2, donde se indica mediante el numeral de referencia 9) que interrumpe en el flujo de fluido mezclado procedente de la cámara de succión, como se desvela, por ejemplo, en los documentos de Patente US 4014961, US 2009/0314702 e IT RM2011000386. Sin embargo, incluso tales dispositivos de mezcla de la técnica anterior adolecen de algunas desventajas, debido a la restricción necesaria de la abertura libre ofrecida al flujo que supone una caída de presión (es decir, una caída de presión de fluido) en condiciones operativas de estado estacionario y una alta probabilidad de crear obstrucciones en los canales del dispositivo de mezcla debido a caliza o reacciones químicas. Además, se desvelan dispositivos de mezcla espirales y elementos helicoidales de guía de flujo para convertidores catalíticos en los documentos de patente CA 2364735 y DE 19839754, respectivamente.
Otra solución de la técnica anterior, limitada a algunas aplicaciones específicas, se desvela en el documento de Patente US 2005/0173336. Sin embargo, esta solución hace el dispositivo de mezcla bastante complejo y caro. Por tanto, un objetivo de la presente invención es permitir activar de forma confiable, eficaz y barata un dispositivo de mezcla Venturi en todas las condiciones operativas, asegurando una mezcla apropiada y permitiendo aumentar el caudal del dispositivo de mezcla.
Es materia objeto específica de la presente invención un dispositivo de mezcla Venturi de acuerdo con la reivindicación 1 con un estabilizador de flujo que comprende un cilindro configurado para situarse de forma estable en un conducto que tiene una boca de entrada y una boca de salida, proporcionándose internamente el cilindro con una nervadura helicoidal que se extiende sobre una superficie interna del cilindro, en donde una cresta de la nervadura helicoidal sigue una hélice cilíndrica con un paso p envuelta alrededor de un volumen cilíndrico que tiene diámetro d coaxial con el cilindro, por lo que la cresta de la nervadura helicoidal delimita una sección cilíndrica central despejada del cilindro que tiene diámetro d, en donde la nervadura helicoidal tiene una superficie principal frontal, orientada a la boca de entrada, y una superficie principal posterior, orientada a la boca de salida, formando la superficie principal frontal con la superficie interna del cilindro un ángulo frontal a que es obtuso, por lo que
90° < a < 180°.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la superficie interna del cilindro puede tener un diámetro D y en donde el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada puede variar de un 40 % a un 90 % de D, es decir
0,4D < d < 0,9D,
opcionalmente puede variar de un 50 % a un 75 % de D, es decir
0,5D < d < 0,75D,
más opcionalmente puede variar de un 60 % a un 65 % de D, es decir
0,6D < d < 0,65D.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, el ángulo frontal a puede variar de 115° a 165°, opcionalmente de 120° a 150°, más opcionalmente de 130° a 140°.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, la superficie principal posterior puede formar con la superficie interna del cilindro un ángulo posterior p que varía de 45° a 135°, opcionalmente de 75° a 120°, más opcionalmente de 90° a 105°, siendo aún más opcionalmente el ángulo posterior p básicamente igual a 90°.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, una relación entre el paso p de la hélice cilíndrica seguida por la cresta
de la nervadura helicoidal y la longitud c de una proyección de la nervadura helicoidal sobre la superficie interna del cilindro puede no ser inferior a 1, es decir
p > c.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, el cilindro puede tener una altura H y la nervadura helicoidal puede extenderse solo sobre toda la altura H del cilindro.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, la cresta de la nervadura helicoidal puede describir no más de dos vueltas de la hélice cilindrica, opcionalmente la mitad de una vuelta de la hélice cilindrica, más opcionalmente solo una vuelta de la hélice cilindrica.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la cresta de la nervadura helicoidal puede ser básicamente lineal.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la cresta de la nervadura helicoidal puede tener una superficie que sea una parte helicoidal de una superficie cilindrica.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, la nervadura helicoidal puede tener sección transversal axial poligonal.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la nervadura helicoidal puede tener sección transversal axial triangular, opcionalmente con forma de triángulo rectángulo.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la nervadura helicoidal puede tener sección transversal axial trapezoidal.
Es materia objeto específica de la presente invención un dispositivo mezclador Venturi que comprende un cuerpo que tiene una entrada y una tobera de salida e, internamente al cuerpo, un canal de restricción de flujo principal que comunica con la entrada y con la cámara de succión, estando la cámara de succión en comunicación con una boca que comunica con el exterior, estando un canal de salida en comunicación con la cámara de succión y terminando en la tobera de salida, en donde el canal de salida está provisto con el estabilizador de flujo que se acaba de describir, en donde la boca de entrada del cilindro del estabilizador de flujo está orientada a la entrada del dispositivo mezclador Venturi y la boca de salida del cilindro del estabilizador de flujo está orientada a la tobera de salida del dispositivo mezclador Venturi.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el estabilizador de flujo puede estar situado en correspondencia con la tobera de salida.
En general, el estabilizador de flujo en el dispositivo Venturi de acuerdo con la invención comprende un cilindro configurado para situarse en un conducto (de forma estable, por ejemplo mediante un acoplamiento de ajuste a presión con el conducto, o mediante pegado); en particular, el estabilizador de flujo está en un dispositivo de mezcla Venturi y crea un movimiento arremolinado del flujo de fluido en el canal de salida del dispositivo de mezcla Venturi y permite que se llene el canal de salida, asegurando una amplia sección central despejada para el paso del fluido. En otras palabras, el estabilizador de flujo permite la activación eficaz del dispositivo de mezcla Venturi y que el canal de salida del mismo se llene, sin generar ninguna resistencia ni disminución de caudal, sin obtener básicamente ninguna caída de presión en condiciones operativas de estado estacionario con respecto a las soluciones de la técnica anterior.
Además, el estabilizador de flujo reduce drásticamente la superficie de restricción necesaria del canal de salida del dispositivo de mezcla Venturi y garantiza un amplio paso libre de elementos, evitando posibles obstrucciones debido a caliza o reacciones químicas.
A continuación, la presente invención se describirá, a modo de ilustración y no a modo de limitación, de acuerdo con sus realizaciones preferentes, por referencia particular a las Figuras de los dibujos anexos, en los que:
La Figura 1 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva (Figura 1a) y una vista en sección longitudinal (Figura 1b) del circuito hidráulico de un aparato de mezcla de acuerdo con la técnica anterior;
La Figura 2 muestra esquemáticamente una vista en sección longitudinal de un dispositivo mezclador Venturi de acuerdo con la técnica anterior;
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva en despiece de una realización preferente del dispositivo mezclador Venturi de acuerdo con la invención;
La Figura 4 muestra una vista en sección longitudinal en despiece del dispositivo de mezcla de la Figura 3;
La Figura 5 muestra una vista en perspectiva de una primera realización del estabilizador de flujo;
La Figura 6 muestra una vista en sección plana axial del estabilizador de flujo de la Figura 5; y
La Figura 7 muestra una vista en sección plana axial de una segunda realización del estabilizador de flujo.
En las Figuras, se usarán numerales de referencia idénticos para elementos similares.
Por referencia a las Figuras 3 y 4, una realización preferente del dispositivo de mezcla Venturi 40 de acuerdo con la
invención comprende un cuerpo 41 que tiene una entrada 42 y una tobera de salida 221. Internamente al cuerpo 41, el dispositivo de mezcla 40 comprende un canal de restricción de flujo principal 5 (es decir, configurado para realizar una restricción del flujo principal) en donde, tras el paso de agua proveniente de la entrada 42, se generan una baja presión y por lo tanto una aspiración del producto químico desde una boca 82 de un tanque externo y su dilución en agua, dilución que se produce en el canal de salida 225, comenzando desde la cámara de succión 222 y terminando en la tobera de salida 221.
En correspondencia con la tobera de salida 221, el canal de salida 225 está provisto con una primera realización del estabilizador de flujo 43A, que comprende o consiste en un cilindro 44 que tiene una boca de entrada 46, donde entra el flujo de fluido, y una boca de salida 47, desde la que sale el flujo de fluido; en particular, cuando el estabilizador de flujo 43A está insertado en la tobera de salida 221 del canal de salida 225 del dispositivo de mezcla 40, la boca de entrada 46 está orientada a la entrada 42 del propio dispositivo de mezcla 40, mientras que la boca de salida 47 está orientada (opcionalmente alineada con) la tobera de salida 221. En otras palabras, el cilindro 44 está configurado para situarse de forma estable en un conducto, es decir, en el canal de salida 225.
Además, por referencia a las Figuras 5 y 6, puede observarse que el cilindro 44, que tiene una altura H, está provisto internamente con una nervadura helicoidal 45 con una sección transversal axial triangular que se extiende sobre la superficie interna 450 del cilindro 44 de la boca de entrada 46 a la boca de salida 47. La sección transversal axial triangular de la nervadura helicoidal 45 tiene un lado de base 451, que tiene una altura c, que descansa sobre la superficie interna 450 del cilindro 44, un lado frontal 452 orientado a la boca de entrada 46, y un lado posterior 453 orientado la boca de salida 47. Como se muestra en las Figuras 5-6, el lado frontal 452 corresponde a la superficie frontal 457 de la nervadura helicoidal 45 directamente expuesta y opuesta a la dirección del flujo de fluido (representada por las flechas F en la Figura 6), el lado de base 451 corresponde a la proyección de la superficie frontal 457 de la nervadura helicoidal 45 sobre la superficie interna 450 del cilindro 44, y el lado posterior 453 corresponde a la superficie posterior 458 de la nervadura helicoidal 45 no opuesta a la dirección F del flujo de fluido; en particular, la superficie frontal 457 permanece directamente expuesta y opuesta a la dirección F del flujo de fluido para toda la extensión, es decir, para toda la altura h, de la nervadura helicoidal 45, por lo que la superficie posterior 458 permanece no opuesta a la dirección F del flujo de fluido para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45. El lado frontal 452 corresponde a la anchura de la superficie frontal 457 (y opcionalmente permanece constante para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45); del mismo modo, el lado posterior 453 corresponde a la anchura de la superficie posterior 458 (y opcionalmente permanece constante para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45). En la primera realización del estabilizador de flujo mostrado en las Figuras 3-6, la sección axial triangular de la nervadura helicoidal 45 es un triángulo rectángulo en donde el lado posterior 453 es ortogonal a la superficie interna 450 del cilindro 44 y el lado frontal 452 es la hipotenusa del triángulo rectángulo (por lo que el lado de base 451 corresponde a la proyección de la nervadura helicoidal 45 sobre la superficie interna 450 del cilindro 44); sin embargo, se ha de observar que, en otras realizaciones del estabilizador de flujo, la nervadura helicoidal puede tener sección transversal axial en forma de cualquier triángulo, en particular no un triángulo rectángulo.
La superficie interna 450 del cilindro 44, cuyo eje está indicado con el numeral de referencia 454, tiene diámetro D. La cresta 456 (que es básicamente lineal) de la nervadura helicoidal 45, definida por el vértice 455 de la sección transversal axial triangular de la nervadura helicoidal 45 dentro del cilindro 44 (es decir, el vértice de sección transversal axial triangular 455 opuesto a la superficie interna 450 del cilindro 44 y al lado de base 451 de la sección transversal axial triangular de la nervadura helicoidal 45) delimita una sección cilíndrica central despejada que tiene diámetro d del estabilizador de flujo 43A. En otras palabras, la cresta 456 de la nervadura helicoidal 45 sigue una hélice cilíndrica envuelta alrededor de un volumen cilíndrico que tiene diámetro d coaxial con el cilindro 44; en particular, en el estabilizador de flujo 43A de las Figuras 3-6, tal hélice cilíndrica es a mano derecha (es decir, el avance axial de la hélice se produce con una rotación a mano derecha, es decir, en sentido horario), incluso si esta no es una característica esencial para la invención.
En la primera realización del estabilizador de flujo mostrada en las Figuras 3-6:
- el ángulo frontal a formado, externamente al triángulo de sección transversal axial, por el lado frontal 452 y por la superficie interna 450 del cilindro 44 (es decir, el ángulo frontal formado por la superficie frontal 457 de la nervadura helicoidal 45 y por la superficie interna 450 del cilindro 44), que preferentemente es básicamente constante, es básicamente igual a 135° (por lo que la sección transversal axial triangular de la nervadura helicoidal 45 es un triángulo rectángulo isósceles);
- el paso de hélice cilíndrica p (es decir, la altura de una vuelta completa de la hélice medida paralela al eje de la hélice 454) es básicamente igual a un 220 % de la longitud c del lado de base 41 de la sección transversal axial triangular de la nervadura helicoidal 45, es decir
p = 2,2 c;
- el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada del estabilizador de flujo 43A definida (por el vértice 455 de la sección transversal axial triangular de la nervadura helicoidal 45 dentro del cilindro 44, es decir) por la cresta 456 de la nervadura helicoidal 45 es básicamente igual a un 62 % del diámetro D de la superficie interna 450 del cilindro 44;
- la nervadura helicoidal 45 se extiende sobre toda la altura H del cilindro 44 (es decir, la altura h de la nervadura
helicoidal 45 es igual a la altura H del cilindro 44, es decir, h = H); y
- la cresta 456 describe una vuelta completa de la hélice cilíndrica envuelta alrededor del volumen cilíndrico de diámetro d, por lo que la superficie frontal 457 describe una vuelta completa de la hélice cilíndrica.
Otras realizaciones del estabilizador de flujo pueden tener una nervadura helicoidal que tiene una sección transversal axial poligonal en donde el polígono tiene más de tres lados, en lugar de una sección transversal axial triangular. A modo de ejemplo, y no a modo de limitación, la Figura 7 muestra una segunda realización del estabilizador de flujo, indicado con el numeral de referencia 43B, que tiene una nervadura helicoidal que tiene una sección transversal axial trapezoidal que se extiende sobre la superficie interna 450 del cilindro 44 de la boca de entrada 46 a la boca de salida 47 para toda la altura h del cilindro 44 (es decir, la altura h de la nervadura helicoidal es igual a la altura H del cilindro 44, es decir, h = H); en particular, el trapecio de la sección transversal axial no es rectangular, incluso si en otras realizaciones del estabilizador de flujo la nervadura helicoidal pudiera tener una sección transversal axial en forma de trapecio rectangular. La sección transversal axial trapezoidal de la nervadura helicoidal también tiene un lado de base 451, que tiene una longitud c, que descansa sobre la superficie interna 450 del cilindro 44, un lado frontal 452 orientado a la boca de entrada 46, un lado posterior 453 orientado a la boca de salida 47, y un lado interno 459 paralelo a la superficie interna 450 del cilindro 44 (es decir, paralelo al lado de base 451), que tiene longitud b menor que c (es decir, b < c). El lado frontal 452 corresponde a la superficie frontal 457 de la nervadura helicoidal directamente expuesta y opuesta a la dirección de flujo de fluido F, el lado de base 451 corresponde a la proyección de la nervadura helicoidal sobre la superficie interna 450 del cilindro 44, el lado posterior 453 corresponde a la superficie posterior 458 de la nervadura helicoidal no opuesta a la dirección de flujo de fluido F, y el lado interno 459 corresponde a la superficie 460 que constituye la cresta de la nervadura helicoidal y que es una parte helicoidal de una superficie cilíndrica de diámetro d coaxial al cilindro 44 (es decir, está en una posición delimitada por un borde frontal 461 y un borde posterior 462 paralelos entre sí que siguen una hélice cilíndrica envuelta alrededor de un volumen cilíndrico que tiene diámetro d coaxial con el cilindro 44). En otras palabras, la superficie 460 que constituye la cresta de la nervadura helicoidal sigue una hélice cilíndrica envuelta alrededor de un volumen cilíndrico que tiene diámetro d coaxial con el cilindro 44; incluso en el estabilizador de flujo 43B de la Figura 7, tal hélice cilíndrica es a mano derecha (incluso si, como se indicado anteriormente, esto no fuera una característica esencial para la invención).
En la segunda realización del estabilizador de flujo mostrada en la Figura 7:
- el ángulo frontal a formado, externamente al trapecio de sección transversal axial, por el lado frontal 452 y por la superficie interna 450 del cilindro 44 (es decir, el ángulo frontal formado por la superficie frontal 457 de la nervadura helicoidal 45 y por la superficie interna 450 del cilindro 44) aún es básicamente igual a 135°;
- el ángulo posterior p formado, externamente al trapecio de sección transversal axial, por el lado posterior 453 y por la superficie interna 450 del cilindro 44 (es decir, el ángulo posterior formado por la superficie posterior 458 de la nervadura helicoidal y por la superficie interna 450 del cilindro 44), que preferentemente es básicamente constante, es básicamente igual a 105°;
- el paso de hélice cilíndrica p es básicamente igual a 4/3 de la longitud c del lado de base 451 de la sección transversal axial trapezoidal de la nervadura helicoidal, es decir
p = (4/3)c;
- la longitud b es un 20 % de la longitud c;
- el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada del estabilizador de flujo 43B definida por la superficie 460 que constituye la cresta de la nervadura helicoidal aún es básicamente igual a un 62 % del diámetro D de la superficie interna 450 del cilindro 44;
- la nervadura helicoidal aún se extiende sobre toda la altura H del cilindro 44, es decir, la altura h de la nervadura helicoidal es igual a la altura H del cilindro 44, es decir, h = H; y
- el borde frontal 461 de la superficie 460 que constituye la cresta de la nervadura helicoidal describe una vuelta completa de la hélice cilíndrica envuelta alrededor del volumen cilíndrico de diámetro d, por lo que la superficie frontal 457 describe una vuelta completa de la hélice cilíndrica.
En otras realizaciones del estabilizador de flujo, la nervadura helicoidal puede tener una sección transversal axial poligonal diferente de una sección transversal axial triangular o trapezoidal como las mostradas para el estabilizador 43A (véanse las Figuras 3-6) y para el estabilizador 43B (véase la Figura 7), respectivamente. Además, la nervadura helicoidal puede tener una sección transversal axial diferente de una sección transversal poligonal, por ejemplo, que comprenda al menos parcialmente uno o más contornos curvilíneos.
Generalmente, el estabilizador de flujo tiene una nervadura helicoidal que tiene (al menos) una superficie principal frontal, es decir, una superficie orientada a la boca de salida del estabilizador de flujo que está directamente expuesta y opuesta a la dirección del flujo de fluido F para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45 y que opcionalmente tiene una anchura que permanece constante para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45, y (al menos) una superficie principal posterior, es decir, una superficie orientada a la boca de salida del estabilizador de flujo que no está opuesta a la dirección del flujo de fluido F para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45 y que opcionalmente tiene una anchura que permanece constante para toda la altura h de la nervadura helicoidal 45, en donde la superficie principal frontal forma con la superficie interna 450 del cilindro 44 (al menos) un ángulo frontal a respectivo que preferentemente es básicamente constante y que es obtuso, por lo que
90° < a <180°,
y la superficie principal posterior forma con la superficie interna 450 del cilindro 44 (al menos) un ángulo posterior p respectivo que preferentemente es básicamente constante. Opcionalmente, el ángulo frontal a varía de 115° a 165° (es decir, 115° < a < 165°), más opcionalmente varía de 120° a 150° (es decir, 120° < a < 150°), aún más opcionalmente varía de 130° a 140° (es decir, 130° < a < 140°). El ángulo posterior p varía opcionalmente de 45° a 135° (es decir, 45° < p < 135°), por lo que la superficie principal posterior forma con la superficie interna 450 del cilindro 44 una especie de hueco (que crea una baja presión en el fluido) cuando el ángulo posterior p es agudo (es decir, cuando p < 90°); más opcionalmente el ángulo posterior p varía de 75° a 120° (es decir, 60° < p < 120°), aún más opcionalmente el ángulo posterior p varía de 90° a 105° (es decir, 90° < p < 105°), incluso más opcionalmente el ángulo posterior p es básicamente igual a 90°. Obviamente, los valores que se acaban de indicar para los ángulos frontal y posterior a y p pueden usarse para realizaciones del estabilizador de flujo que tienen una nervadura helicoidal con sección transversal axial triangular o trapezoidal similar a las mostradas en las Figuras 6 y 7, respectivamente (se ha de observar que el ángulo posterior p del estabilizador de flujo 43A de la Figura 6 es básicamente igual a 90°).
En otras realizaciones del estabilizador de flujo, los valores de la relación entre el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada del estabilizador de flujo definida por la cresta de la nervadura helicoidal y el diámetro D de la superficie interna 450 del cilindro 44 pueden ser diferentes del de las realizaciones mostradas en las Figuras 6 y 7 (igual a 0,62). En general, el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada varía opcionalmente de un 40 % a un 90 % de D, es decir
0,4D < d < 0,9D,
más opcionalmente varía de un 50 % a un 75 % de D, es decir
0,5D < d < 0,75D,
aún más opcionalmente varía de un 60 % a un 65 % de D, es decir
0,6D < d < 0,65D.
En otras realizaciones del estabilizador de flujo, los valores de la relación entre el paso de hélice cilíndrica p y la longitud c del lado de base 451 de la sección transversal axial de la nervadura helicoidal pueden ser diferentes de los de las realizaciones mostradas en las Figuras 6 y 7 (básicamente iguales a 2,2 y 4/3, respectivamente). En particular, la relación entre el paso de hélice cilíndrica p y la longitud c del lado de base 451 de la sección transversal axial de la nervadura helicoidal deben configurarse para crear un movimiento arremolinado del fluido que entra en la boca de entrada 46; generalmente, el valor óptimo también puede depender de la velocidad del flujo de fluido, la viscosidad del fluido y la relación entre el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada y el diámetro D de la superficie interna 450 del cilindro 44. Opcionalmente, la relación entre el paso de hélice cilíndrica p y la longitud c del lado de base 451 de la sección transversal axial de la nervadura helicoidal no es inferior a 1, es decir
p > c.
Otras realizaciones del estabilizador de flujo pueden tener una nervadura helicoidal que se extiende solo por una parte, opcionalmente una central, de la altura H del cilindro 44, por lo que la altura de la nervadura helicoidal h es generalmente inferior o igual a la altura H del cilindro 44, es decir, h < H.
Otras realizaciones del estabilizador de flujo pueden tener una cresta de nervadura helicoidal que describa más de una vuelta completa, no necesariamente un número entero de vueltas, preferentemente no más de dos vueltas completas (con el fin de introducir caídas de presión significativas, la mayoría de ellas en condiciones operativas de estado estacionario), o menos de una vuelta completa de la hélice cilíndrica envuelta alrededor del volumen cilíndrico de diámetro d. Opcionalmente, la cresta de la nervadura helicoidal describe al menos la mitad de una vuelta completa de la hélice cilíndrica envuelta alrededor del volumen cilíndrico de diámetro d, por lo que la cresta de la nervadura helicoidal puede describir una hélice con una altura h igual a k p (es decir, h = kp), donde k es un valor positivo, incluso decimal, preferentemente no superior a 2 (es decir, k < 2), opcionalmente no inferior a 0,5 (es decir, k > 0,5).
En otras realizaciones del estabilizador de flujo, la cresta de la nervadura helicoidal puede seguir una hélice cilíndrica a mano izquierda (es decir, el avance axial de la hélice se produce con una rotación a mano izquierda, es decir, en sentido antihorario).
Gracias a su estructura, el estabilizador de flujo actúa eficazmente para interrumpir el flujo de fluido creando un movimiento arremolinado del fluido mezclado en el canal de salida 225 del dispositivo de mezcla Venturi 40. Esto permite que se llene el propio canal de salida 225, asegurando una sección central despejada amplia, que tiene diámetro d, para el paso de fluido y, en consecuencia, permite eficazmente que el dispositivo de mezcla Venturi de acuerdo con la invención se active, sin generar ninguna resistencia ni disminución de caudal, sin obtener básicamente
ninguna caída de presión en condiciones operativas de estado estacionario y evitando posibles obstrucciones debido a caliza o reacciones químicas.
A diferencia de la realización preferente mostrada en las Figuras 3-4, se desvela que un dispositivo mezclador Venturi que no forma parte de la invención actual puede tener un canal de salida que esté provisto con un estabilizador de flujo situado no necesariamente en correspondencia con la tobera de salida.
Se han descrito las realizaciones preferentes de la presente invención y se han sugerido una diversidad de variaciones anteriormente en el presente documento, pero se ha de entender que los expertos en la materia pueden realizar otras variaciones y cambios sin apartarse del alcance de protección de la misma, según se define mediante las reivindicaciones anexas.
Claims (13)
1. Dispositivo de mezcla Venturi (40) que comprende un cuerpo (41) que tiene una entrada (42) y una tobera de salida (221) e, internamente al cuerpo (41), un canal de restricción de flujo principal (5) que comunica con la entrada (42) y con una cámara de succión (222), estando la cámara de succión (222) en comunicación con una boca (82) que comunica con el exterior, estando un canal de salida (225) en comunicación con la cámara de succión (222) y terminando en la tobera de salida (221), en donde el canal de salida (225) está provisto con un estabilizador de flujo (43A; 43B) que comprende un cilindro (44) configurado para estar situado de forma estable en un conducto y que tiene una boca de entrada (46) y una boca de salida (47), estando provisto internamente el cilindro (44) con una nervadura helicoidal (45) que se extiende sobre una superficie interna (450) del cilindro (44), en donde una cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) sigue una hélice cilíndrica con altura h y con paso p envuelta alrededor de un volumen cilíndrico que tiene diámetro d coaxial con el cilindro (44), por lo que la cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) delimita una sección cilíndrica central despejada del cilindro (44), que tiene diámetro d, en donde la nervadura helicoidal (45) tiene una superficie principal frontal (457), orientada a la boca de entrada (46) para toda la altura h de la nervadura helicoidal (45), y una superficie principal posterior (458), orientada a la boca de salida (47) para toda la altura h de la nervadura helicoidal (45), formando la superficie principal frontal (457) con la superficie interna (450) del cilindro (44) un ángulo frontal a que es obtuso, por lo que
90° < a < 180°,
en donde la boca de entrada (46) del cilindro (44) del estabilizador de flujo (43A; 43B) está orientada a la entrada (42) del dispositivo de mezcla Venturi (40) y la boca de salida (47) del cilindro (44) del estabilizador de flujo (43A; 43B) está orientada a la tobera de salida (221) del dispositivo de mezcla Venturi (40).
2. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la superficie interna (450) del cilindro (44) tiene diámetro D y en donde el diámetro d de la sección cilíndrica central despejada varía de un 40 % a un 90 % de D, es decir
0,4D < d < 0,9D,
variando opcionalmente de un 50 % a un 75 % de D, es decir
0,5D < d < 0,75D,
variando más opcionalmente de un 60 % a un 65 % de D, es decir
0,6D < d < 0,65D.
3. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el ángulo frontal a varía de 115° a 165°, opcionalmente de 120° a 150°, más opcionalmente de 130° a 140°.
4. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la superficie principal trasera (458) forma con la superficie interna (450) del cilindro (44) un ángulo posterior p que varía de 45° a 135°, opcionalmente de 75° a 120°, más opcionalmente de 90° a 105°, siendo aún más opcionalmente el ángulo posterior p básicamente igual a 90°.
5. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una relación entre el paso p de la hélice cilíndrica seguida por la cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) y la longitud c de una proyección de la nervadura helicoidal (45) sobre la superficie interna (450) del cilindro (44) no es inferior a 1, es decir
p > c.
6. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el cilindro (44) tiene altura H y la nervadura helicoidal (45) se extiende solo sobre toda la altura H del cilindro (44).
7. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) describe no más de dos vueltas de la hélice cilíndrica, opcionalmente al menos la mitad de una vuelta de la hélice cilíndrica, más opcionalmente solo una vuelta de la hélice cilíndrica.
8. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) es básicamente lineal.
9. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la cresta (456; 460) de la nervadura helicoidal (45) es una superficie que es una parte helicoidal de una superficie cilíndrica.
10. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en donde la nervadura helicoidal (45) tiene una sección transversal axial poligonal.
11. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con la reivindicación 10, cuando es dependiente de la reivindicación 8, en donde la nervadura helicoidal (45) tiene sección transversal axial triangular, opcionalmente con forma de triángulo rectángulo.
12. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con la reivindicación 10, cuando es dependiente de la reivindicación 9, en donde la nervadura helicoidal (45) tiene sección transversal axial trapezoidal.
13. Dispositivo de mezcla Venturi (40) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el estabilizador de flujo (43A; 43B) está situado en correspondencia con la tobera de salida (221).
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