ES2897513T3 - Mezclador - Google Patents
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Abstract
Mezclador (10) para mezclar un flujo de gas de escape (12) con un fluido (16) inyectado en una línea de gas de escape (14), con medios para la generación de un vórtice que provoque un flujo giratorio y medios para el desplazamiento radial en el flujo de gas de escape (12) que fluye axialmente a través del mezclador (10), mezclado con el fluido (16); en donde los medios de generación del vórtice y los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados de tal manera que mirando en la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12) al menos dos zonas de vorticidad (18) separadas entre sí conformadas a través de elementos de vorticidad (22) en forma de alas que actúan tangencialmente están al menos parcialmente separadas entre sí por elementos separadores (27) y dan como resultado al menos una zona de desplazamiento radial (20) dispuesta respectivamente entre dos zonas de vorticidad separadas entre sí (18).
Description
DESCRIPCIÓN
Mezclador
La presente invención hace referencia a un mezclador para mezclar un flujo de gas de escape con un fluido inyectado en una línea de gas de escape.
El problema de evaporar y distribuir de manera fiable un fluido en una forma adecuada en una corriente de gas, por ejemplo, para permitir una reacción química de los componentes del flujo de gas con los componentes del fluido a evaporar, se presenta en muchas zonas de aplicación. En la tecnología de gases de escape, este problema surge, por ejemplo, en relación con la introducción de combustible en el contexto de un sistema HCI o con el método SCR, en el cual se introduce una solución acuosa de urea en el sistema de escape de un combustible, por ejemplo, por medio de una bomba dosificadora y de un inyector. Mediante la termólisis y la hidrólisis la solución de urea se convierte en amoníaco y CO2. El amoniaco así producido puede reaccionar con los óxidos de nitrógeno contenidos en el gas de escape en un catalizador adecuado, de modo que estos se eliminan eficazmente del gas de escape. En el procedimiento antes mencionado, es de particular relevancia que el fluido o la solución de urea se suministre en una proporción adecuada a la cantidad de óxido de nitrógeno contenido en el gas de escape. También es de gran importancia que la solución de urea introducida en el flujo de gases de escape se evapore lo más completamente posible y se distribuya uniformemente en el flujo de gases de escape. Con este fin, con frecuencia se proporciona un mezclador aguas abajo del punto de introducción del fluido en la dirección del flujo.
En el caso de sistemas de gases de escape próximos al motor, el agente reductor, por ejemplo, urea disuelta en agua, debe distribuirse lo más homogéneamente posible dentro de la ruta de mezcla a través del mezclador estático utilizado convencionalmente. Para ello, se suele utilizar un mezclador estático. Cuando el fluido se pulveriza en la línea de gas de escape por la que fluye el gas de escape, el cono de pulverización de fluido ahora se disemina, lo que conlleva el riesgo de que el fluido inyectado llegue al menos esencialmente sólo a la zona superior y/o inferior de la línea de gas de escape. Dicho problema es particularmente agudo a velocidades de gas de escape más elevadas. Por ejemplo, de la solicitud DE 11 2014005413 T5 ya se conoce un mezclador de la clase mencionada, en el cual el gas de escape se empuja radialmente hacia arriba y hacia abajo a través de placas horizontales. Sin embargo, el efecto de mezcla y distribución logrado de esta manera sigue siendo aún limitado. Otros mezcladores se revelan, por ejemplo, en las solicitudes EP 2865861 A1 y WO 2015/080917 A1.
El objeto de la presente invención consiste en especificar un mezclador de la clase mencionada en la introducción que, en comparación con los mezcladores conocidos hasta ahora, presente un efecto de mezcla y de distribución notablemente mejorado.
Este objetivo se resuelve, conforme a la invención, mediante un mezclador con las características de la reivindicación 1. Las formas de realización preferidas del mezclador conforme a la presente invención resultan de las reivindicaciones relacionadas y de la siguiente descripción, así como del dibujo.
El mezclador conforme a la invención para mezclar un flujo de gas de escape con un fluido inyectado en una línea de gas de escape comprende tanto medios para generar un vórtice que provoca un flujo giratorio como así también medios para el desplazamiento radial en el flujo de gas de escape que fluye axialmente a través del mezclador, mezclado con el fluido. En este caso, los medios generadores de vorticidad y los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados de tal manera que, mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial, al menos dos zonas de vorticidad separadas entre sí conformadas a través de elementos de vorticidad en forma de alas que actúan tangencialmente están al menos parcialmente separadas entre sí por elementos separadores y dan como resultado al menos una zona de desplazamiento radial dispuesta respectivamente entre dos zonas de vorticidad separadas entre sí.
Este diseño ofrece como resultado un mezclador de múltiples vórtices en el que se producen diferentes zonas, en donde en el centro del mismo se produce un desplazamiento radial y en el borde del mismo, deflexiones tangenciales del gas de escape mezclado con el fluido para generar una respectiva vorticidad. La vorticidad múltiple generada en el tubo de mezclador dispuesto aguas abajo provoca que el fluido inyectado regrese al centro del tubo del mezclador. El desplazamiento radial en el centro refuerza la generación del vórtice, ya que la mezcla desplazada radialmente hacia el exterior tiene que ceder a la izquierda y a la derecha. Mediante la correspondiente división del mezclador en múltiples zonas, las gotas de fluido se distribuyen en diferentes zonas después del mezclador. Como resultado, se consigue tanto una mezcla más óptima del fluido y del flujo de gas de escape como también una mejor distribución del fluido en el flujo del gas de escape. Además, con la mezcla inmediata e intensiva de la mezcla obtenida conforme a la invención, se considera el hecho de que la vorticidad disminuye con la longitud de recorrido de la mezcla en la línea de gas de escape.
Los medios generadores de vorticidad comprenden preferentemente una pluralidad de elementos de vorticidad y/o los medios de desplazamiento radial comprenden una pluralidad de elementos de desplazamiento radial.
Por razones de resistencia, puede resultar ventajoso apoyar o conformar una parte de Ios elementos de vorticidad y/o al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial sobre una placa de soporte.
Los elementos separadores, que separan las zonas de vorticidad una de la otra, también pueden estar conformados ventajosamente al menos parcialmente por los elementos de soporte.
En el estado instalado del mezclador, los elementos separadores o las placas de separación se pueden alinear al menos parcialmente, en particular, en general de manera vertical. Dichos elementos también se pueden utilizar para la fijación de las placas entre sí en un tubo de soporte o en la línea de gas de escape. Los elementos de soporte o las placas de soporte están dispuestas preferentemente en el centro del mezclador, ya que allí el flujo es débil. La generación del vórtice se ve así perturbada lo menos posible por estos elementos de soporte. También resulta especialmente ventajoso cuando los elementos de soporte están dispuestos al menos esencialmente sólo en la zona frontal del mezclador, mirando en la dirección del flujo de los gases de escape, en la que todavía no se presenta ninguna vorticidad.
En particular, para mantener la estructura de la vorticidad generada más allá de los elementos de vorticidad y los elementos de desplazamiento radial, al menos una parte de los elementos separadores se alargan de forma ventajosa axialmente. Alternativa o adicionalmente, el mezclador también puede comprender, por ejemplo, al menos un elemento separador dispuesto aguas abajo separado de la zona de múltiples vórtices y de la, al menos una, zona de desplazamiento radial a fin de mantener la estructura de vorticidad generada.
Como ya se ha desarrollado, los medios generadores de vorticidad están dispuestos y configurados preferentemente de tal manera que en una respectiva zona de vorticidad se genere una desviación tangencial del flujo de gas de escape mezclado con el fluido radialmente al exterior.
Una respectiva zona de desplazamiento radial está dispuesta ventajosamente entre zonas de vorticidad adyacentes sobre la sección transversal del mezclador que es perpendicular al flujo de gas de escape axial.
Según una forma de realización práctica conveniente del mezclador conforme a la invención, los medios de desplazamiento radial están dispuestos y configurados de tal manera que se generan al menos dos zonas de desplazamiento radial separadas mirando sobre la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo del gas de escape axial. Esto mejora aún más el efecto de mezcla y de distribución.
Las zonas de vorticidad separadas entre sí y/o las zonas de desplazamiento radial separadas pueden estar dispuestas, en particular, respectivamente con simetría especular, con simetría puntual o sin simetría mirando sobre la sección transversal del mezclador perpendicular flujo del gas de escape axial. Sin embargo, en principio, también son concebibles diseños en los cuales las zonas de vorticidad y/o las zonas de desplazamiento radial estén dispuestas sin simetría.
Según una forma de realización ventajosa, están previstas al menos dos zonas de vorticidad separadas entre sí en las cuales se genera vorticidad en la dirección opuesta.
En este caso, entre las dos zonas de vorticidad separadas que generan vórtices en la dirección opuesta está previsto convenientemente al menos una zona de desplazamiento radial.
También es especialmente ventajoso que estén previstas al menos dos zonas de vorticidad separadas que generan vórtices en direcciones opuestas, entre las cuales se dispone una zona de desplazamiento radial que genera un desplazamiento radial en una dirección. Alternativa o adicionalmente, también es particularmente concebible un diseño en el cual estén previstas al menos dos zonas de vorticidad separadas que generan vórtices en direcciones opuestas, entre las cuales se disponen dos zonas de desplazamiento radial que generan un desplazamiento radial en direcciones opuestas.
De acuerdo con otra forma de realización preferida, se proporcionan cuatro zonas de vorticidad separadas entre sí; en donde un par de zonas de vorticidad diagonalmente opuestas entre sí mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial generan un vórtice en una dirección y otro par de zonas de vorticidad diagonalmente opuestas mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial generan un vórtice en la dirección opuesta.
En este caso, resulta especialmente ventajoso cuando se proporcionan dos zonas de desplazamiento radial que se suceden en la dirección radial mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial, las cuales estén dispuestas cada una entre dos zonas de vorticidad que generan vorticidad en la dirección opuesta. En este caso, preferentemente se genera un desplazamiento radial en la dirección opuesta en las dos zonas de desplazamiento radial que se suceden en la dirección radial.
También resulta ventajoso cuando se proporciona un primer par de zonas de desplazamiento radial que se suceden mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial y un par
adicional de zonas de desplazamiento radial que se suceden perpendicular o simétricamente a la primera dirección radial mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial. En este caso, se genera preferentemente un desplazamiento radial en dirección opuesta en las dos zonas de desplazamiento radial de un respectivo par de zonas de desplazamiento radial que se suceden en una respectiva dirección radial.
También resulta especialmente ventajoso cuando una respectiva zona de desplazamiento radial de los dos pares de zonas de desplazamiento radial está dispuesta entre dos zonas de vorticidad generando vorticidad en la dirección opuesta.
Por ejemplo, al menos una parte de los elementos de vorticidad pueden estar conformados por una placa de vorticidad o bien tangencial y/o al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial están conformados por una placa radial.
Cada uno de los elementos de desplazamiento radial puede comprender un cuerpo base con al menos una sección de desplazamiento radial que sirve para el desplazamiento radial.
Según una forma de realización conveniente, el cuerpo base de al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial sólo está provisto de una sección de desplazamiento radial que genera continuamente un desplazamiento radial cuando se mira en la dirección del flujo de gas de escape axial, de modo que las secciones de desplazamiento radial en cuestión están diseñadas en una etapa. Por el contrario, según otra forma de realización preferida del mezclador conforme a la invención, el cuerpo base de al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial está provisto respectivamente de al menos dos secciones de desplazamiento radial que generan un desplazamiento radial de forma continua, mirando en la dirección del flujo axial de gases de escape, en donde puede estar proporcionada una sección intermedia sin desplazamiento radial entre una respectiva sección de desplazamiento radial precedente y una respectiva sección de desplazamiento radial posterior. En este último caso, los elementos de desplazamiento radial en cuestión están diseñados por lo tanto en múltiples etapas; en donde, en particular, se pueden diseñar en dos etapas.
El mezclador puede estar diseñado sin carcasa o provisto de una carcasa. En este último caso, la carcasa puede estar fabricada al menos parcialmente mediante elementos de vorticidad o de chapas individuales. En las correspondientes chapas exteriores también pueden estar proporcionadas impresiones para permitir la soldadura al tubo de gas de escape o a la línea de gas de escape. La parte exterior puede estar proporcionada como un tubo o conformada a partir de medias carcasas. En el caso de una realización sin carcasa, el mezclador puede consistir particularmente en dos mitades de mezclador sin carcasa, que se fijan ventajosamente en el tubo de gases de escape de la manera mencionada.
En el caso de una respectiva realización con carcasa, la misma puede estar configurada en particular al menos sustancialmente circular u ovalada en la sección transversal. Un diseño ovalado es especialmente conveniente para una guía de doble vorticidad.
Según una realización práctica ventajosa del mezclador conforme a la invención, está previsto al menos un par de elementos de vorticidad opuestos entre sí, que conforman un componente de una sola pieza con al menos un elemento de desplazamiento radial dispuesto entre los elementos.
Un respectivo componente de una sola pieza o alargado que comprende un par de elementos de vorticidad y al menos un elemento de desplazamiento radial interpuesto se apoya preferentemente al menos parcialmente sobre dos elementos de soporte o placas de soporte adyacentes, a través de los cuales las respectivas zonas de vorticidad y la respectiva, al menos una, zona de desplazamiento radial se separan una de la otra.
Resulta particularmente ventajoso cuando un respectivo componente de una sola pieza que comprende un par de elementos de vorticidad y al menos un elemento de desplazamiento radial interpuesto se apoya al menos parcialmente sobre los dos elementos de soporte o las placas de soporte adyacentes mediante el acoplamiento por secciones en ranuras previstas en los elementos de soporte o placas de soporte.
Según otra forma de realización conveniente del mezclador conforme a la invención, los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados de tal manera que, mirando a través de la sección transversal del mezclador perpendicular al flujo de gas de escape axial, se genera al menos una zona de desplazamiento radial que está desplazada lateralmente con respecto a un plano central que se extiende en la dirección axial.
De manera ventajosa, los elementos de vorticidad están dispuestos y diseñados de tal manera que se generan zonas de vorticidad con diferentes ángulos de vorticidad.
Según una forma de realización preferida del mezclador conforme a la invención, al menos dos zonas de vorticidad adyacentes están separadas entre sí por dos elementos separadores, entre los cuales se conforma una zona de desplazamiento radial. En este caso, los dos elementos separadores se pueden alinear paralelos entre sí para
delimitar una zona de desplazamiento radial intermedia de un ancho constante radialmente continuo. Alternativamente, sin embargo, también son concebibles en particular aquellos diseños en los cuales los dos elementos separadores están dispuestos en un correspondiente ángulo entre sí para delimitar una zona de desplazamiento radial que se encuentra entre ellos y que se ensancha continuamente en la dirección radial.
En particular, en el caso de una disposición con simetría puntual de los elementos de vorticidad y/o de los elementos de desplazamiento radial, en ciertos casos también puede resultar ventajoso que el número de elementos de soporte o placas de soporte sea igual al número de zonas de vorticidad generadas.
Según otra realización práctica preferida, el mezclador está diseñado en dos partes, pudiendo ser ensamblado o estar ensamblado a partir de dos piezas de chapa que se doblan o pliegan adecuadamente para conformar los elementos de vorticidad, los elementos de desplazamiento radial y los elementos de soporte.
También resulta particularmente ventajoso cuando el mezclador está provisto de medios para la distribución de las gotas de fluido de las porciones de la deriva de pulverización de fluido en el estado instalado del mezclador, particularmente hacia abajo.
Por lo tanto, se puede prescindir de las placas correctoras convencionales, que actúan contra un vórtice posterior, así como la estabilización de caída habitual.
A continuación, se explica en detalle la presente invención mediante ejemplos de realización y en relación con los dibujos, en las figuras se muestra:
La Figura 1: una representación esquemática en corte transversal de una forma de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención con zonas de vorticidad dispuestas con simetría especular. Las Figuras 2 y 3: representaciones esquemáticas en corte transversal de dos ejemplos de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención con zonas de vorticidad dispuestas con simetría especular y zonas de desplazamiento radial dispuestas también con simetría especular.
La Figura 4: una representación esquemática de un elemento de vorticidad a modo de ejemplo.
La Figura 5A: un ejemplo de una forma de realización particularmente sencilla de un mezclador no conforme a la invención en una vista isométrica en la dirección del flujo.
La Figura 5B: el mezclador según la figura 5A en una vista isométrica en contra de la dirección del flujo. La Figura 6: una representación esquemática de un mezclador sobre el que actúa un cono de pulverización de fluido a modo de ejemplo.
La Figura 7: una representación esquemática de condiciones de flujo y condiciones de fluido a modo de ejemplo en un tubo de mezcla a continuación del mezclador.
La Figura 8: una representación esquemática en corte transversal de una forma de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención con una fuerte deriva de pulverización de fluido y un diseño de mezclador que permite una distribución del fluido aumentada hacia abajo.
Las Figuras 9 y 10: una representación esquemática en sección transversal y una en sección longitudinal de una zona de desplazamiento radial a modo de ejemplo con elementos de desplazamiento radial diseñados en dos etapas.
La Figura 11: una representación esquemática en corte transversal de un ejemplo de forma de realización divisible del mezclador conforme a la invención, en el cual se ha prescindido de una placa de separación continua.
La Figura 12: una representación esquemática en corte transversal de un ejemplo de realización del mezclador conforme a la invención, en el cual la carcasa del mezclador es de sección transversal ovalada. Las Figuras 13 a 15: representaciones esquemáticas de una forma de realización a modo de ejemplo de un par de elementos de vorticidad opuestos entre sí que conforman un componente de una sola pieza con un elemento de desplazamiento radial dispuesto entre ellos.
La Figura 16: una representación esquemática en corte transversal de un ejemplo de realización del mezclador conforme a la invención con una zona de desplazamiento radial desplazada lateralmente con respecto a un plano central que se extiende en la dirección axial;
La Figura 17: una representación esquemática en corte transversal de una forma de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención con zonas de vorticidad que presentan diferentes ángulos de vorticidad.
La Figura 18: una representación esquemática en corte transversal de un elemento de vorticidad colocado en un determinado ángulo de vorticidad con respecto al flujo de gas de escape axial.
La Figura 19: una representación esquemática en corte longitudinal de una forma de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención dispuesto dentro de una línea de gas de escape, en donde el mezclador presenta una sección transversal más pequeña que la línea de gas de escape para conformar una derivación que lo rodea.
Las Figuras 20 y 21: representaciones esquemáticas en corte transversal de dos ejemplos de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención con zonas de vorticidad dispuestas con simetría puntual y zonas de desplazamiento radial dispuestas también con simetría puntual.
La Figura 22: una representación esquemática en corte longitudinal de diferentes formas de realización con zonas de separación de diferentes longitudes y un elemento separador o placa de separación dispuesta aguas abajo.
La Figura 23: una representación esquemática en corte transversal de una forma de realización a modo de ejemplo del mezclador conforme a la invención, en el cual tanto las zonas de vorticidad como las zonas de desplazamiento radial están dispuestas sin simetría,
La Figura 24: una representación esquemática del vórtice resultante del mezclador según la figura 23 en un tubo de mezclador a continuación del mezclador,
La Figura 25: una representación esquemática en corte transversal de otra forma de realización a modo de ejemplo de un mezclador con simetría puntual,
La Figura 26: una representación esquemática del vórtice resultante del mezclador según la figura 25 en un tubo de mezclador a continuación del mezclador,
La Figura 27: una representación en perspectiva de un ejemplo de realización de un mezclador conforme a la invención sin carcasa en un diseño dividido de simetría especular y con dos zonas de vorticidad que generan vórtices en direcciones opuestas,
La Figura 28: una representación en perspectiva de un ejemplo de realización de un mezclador conforme a la invención sin carcasa en un diseño de simetría especular con dos zonas de vorticidad que generan vórtices en direcciones opuestas,
La Figura 29: una representación en perspectiva de un ejemplo de una forma de realización de un mezclador conforme a la invención en un diseño de simetría especular con una carcasa, dos zonas de vorticidad que generan vórtices en direcciones opuestas y pares de elementos de vorticidad opuestos entre sí, cada uno de los cuales conforma un componente de una sola pieza con un elemento de desplazamiento radial dispuesto entre ellos,
La Figura 30: una representación en perspectiva de un ejemplo de una forma de realización de un mezclador conforme a la invención en un diseño de simetría especular con una carcasa y cuatro zonas de vorticidad separadas entre sí para la generación de vórtices simétricos,
La Figura 31: una representación en perspectiva de una forma de realización a modo de ejemplo de un mezclador conforme a la invención en un diseño dividido sin carcasa con tres zonas de vorticidad separadas entre sí,
La Figura 32: una representación en perspectiva de una forma de realización a modo de ejemplo de un mezclador conforme a la invención en un diseño con simetría puntual con tres zonas de vorticidad separadas entre sí; en donde el número de placas de soporte es igual al número de elementos de vorticidad,
Las figuras 1 a 32 muestran diferentes ejemplos de realización de un mezclador 10 conforme a la invención para mezclar un flujo de gas de escape 12 con un fluido 16 inyectado en una línea de gas de escape 14,
El mezclador 10 comprende aquí en cada caso tanto medios para la generación de un vórtice, así como también medios para el desplazamiento radial en el flujo de gas de escape que fluye axialmente a través del mezclador 10, mezclado con el fluido 16, Los medios generadores de vorticidad y los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados cada uno de tal manera que mirando en la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12 se generan al menos dos zonas de vorticidad separadas entre sí 18 y al menos una respectiva zona de desplazamiento radial 20 dispuesta entre dos zonas de vorticidad separadas una de la otra,
Los medios de generación de vorticidad que actúan tangencialmente pueden comprender una pluralidad de elementos de vorticidad 22 y los medios de desplazamiento radial pueden comprender una pluralidad de elementos de desplazamiento radial 24, Al menos una parte de los elementos de vorticidad 22 y/o al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial 24 pueden estar apoyados o conformados respectivamente sobre un elemento de soporte 26 (véanse las figuras 13 y 15), en particular, sobre una placa de soporte,
Las zonas de vorticidad 18 están al menos parcialmente separadas entre sí mediante elementos separadores 27, en particular, por placas de separación, Los elementos separadores 27 también pueden estar conformados al menos parcialmente por elementos de soporte 26,
Tal como se indica mediante líneas de puntos en las figuras 20, 21, 23, 25, al menos algunos de los elementos separadores 27 pueden extenderse axialmente más allá de los elementos de vorticidad 22 y los elementos de desplazamiento radial 24, en particular, para mantener la estructura de vorticidad generada,
Como se puede observar particularmente en las figuras 1 a 3, 6, 7, 11, 12, 16, 17, 20, 21 y 23 a 25, los medios de generación de vorticidad están dispuestos y configurados de tal manera que en una respectiva zona de vorticidad 18 radialmente hacia fuera se genera una desviación tangencial del flujo de gas de escape 12 mezclado con el fluido, Además, una respectiva zona de desplazamiento radial 20 puede estar dispuesta entre zonas de vorticidad 18 adyacentes mirando sobre la sección transversal del mezclador 10 que es perpendicular al flujo de gas de escape axial 12,
Como se puede observar, por ejemplo, en las figuras 2 y 3, Ios medios de desplazamiento radial pueden estar dispuestos y configurados, por ejemplo, de tal manera que se generan al menos dos zonas de desplazamiento radial 20 separadas mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12.
Las zonas de vorticidad18, que están separadas entre sí, y/o las diferentes zonas de desplazamiento radial 20, mirando en la sección transversal del mezclador 10 perpendicularmente al flujo axial de gases de escape 12, pueden presentar respectivamente simetría especular (véanse, por ejemplo, la figuras 1 a 3, 6, 11, 12 y 17), simetría puntual (véanse, por ejemplo, las figuras 20, 21 y 25) o incluso también pueden estar dispuestas sin simetría (véase, por ejemplo, la figura. 23).
En el mezclador 10 representado en la figura 1, está proporcionada una zona de desplazamiento radial 20 que genera un desplazamiento radial en una dirección entre dos zonas de vorticidad 18 separadas entre sí que generan vórtices en direcciones opuestas.
Por el contrario, en la forma de realización según la figura 2, los medios generadores de vorticidad y los medios de desplazamiento radial del mezclador 10 están dispuestos y configurados de tal manera que se generan cuatro zonas de vorticidad 18 separadas; en donde un par de zonas de vorticidad 18 diagonalmente opuestas entre sí mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12 generan un vórtice en una dirección y otro par de zonas de vorticidad 18 diagonalmente opuestas mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12 generan un vórtice en la dirección opuesta. Además, mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12, se generan dos zonas de desplazamiento radial 20 sucesivas en la dirección radial, que están dispuestas respectivamente entre dos zonas de vorticidad 18 que generan vorticidad en la dirección opuesta. En las dos zonas de desplazamiento radial 20 que se suceden en la dirección radial, se genera un desplazamiento radial en dirección opuesta.
También en el mezclador 10 representado en la figura 3, se generan cuatro zonas de vorticidad 18 separadas, en donde un par de zonas de vorticidad 18 diagonalmente opuestas entre sí mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12 generan un vórtice en una dirección y otro par de zonas de vorticidad 18 diagonalmente opuestas mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12 generan un vórtice en la dirección opuesta. En el presente caso, está proporcionado un primer par de zonas de desplazamiento radial 20 que se suceden en una primera dirección radial, mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial, y otro par de zonas de desplazamiento radial 20 que se suceden en otra dirección radial con respecto a la primera dirección radial, mirando a través de la sección transversal del mezclador 10 perpendicular al flujo de gas de escape axial 12. En este caso, se genera un desplazamiento radial en dirección opuesta en las dos zonas de desplazamiento radial 20 de un respectivo par de zonas de desplazamiento radial 20 que se suceden en una respectiva dirección radial. Además, una respectiva zona de desplazamiento radial 20 de los dos pares de zonas de desplazamiento radial 20 está dispuesta entre dos zonas de vorticidad 18 que generan un vórtice en dirección opuesta.
En las figuras 1 a 3, el mezclador 10 se muestra en la orientación que asume en el estado instalado. De esta manera, por ejemplo, en el ejemplo de realización según la figura 2, cuando se instala el mezclador 10, la zona de desplazamiento radial 20 mostrada arriba da como resultado un desplazamiento radial hacia arriba y, cuando se instala el mezclador 10, la zona de desplazamiento radial 20 que se muestra abajo provoca un desplazamiento radial hacia abajo, mientras que en la mitad superior y la mitad inferior del mezclador 10 a la derecha y a la izquierda respectivamente de la zona de desplazamiento radial en cuestión 20 se genera un vórtice en la dirección opuesta. Cada uno de los elementos de vorticidad 22 puede comprender un cuerpo base 28 con al menos una sección de generación de vorticidad curvada 30 que sirve para generar vórtices (véase la figura 4).
La figura 5A muestra, en una vista isométrica en la dirección del flujo, una forma de realización particularmente sencilla de un mezclador 10 no conforme a la invención. En la figura 5B, este mezclador 10 según la figura 5A se muestra nuevamente en una vista isométrica en contra de la dirección del flujo. Esta forma de realización del mezclador 10, no conforme a la invención, presenta suficiente estabilidad, lo que permite prescindir de las placas de soporte 26 utilizadas para la estabilización de los componentes.
La figura 6 muestra un mezclador 10 a modo de ejemplo, sobre el cual actúa un cono de pulverización de fluido 32. En el presente caso, análogamente al mezclador según la figura 1, se prevén nuevamente dos zonas de vorticidad 18 que generan vórtices en direcciones opuestas y una zona de desplazamiento radial 20 dispuesta entre ellas que genera un desplazamiento radial en una dirección. Como se puede observar en la figura 6, el cono de pulverización de fluido 32 comprende las tres zonas 18, 20.
La figura 7 muestra, en una representación esquemática, condiciones de flujo y condiciones de goteo a modo de ejemplo en un tubo de mezclador 34 a continuación, por ejemplo, de un mezclador 10 según la figura 6. Las zonas
marcadas en negrita muestran el fluido distribuido a la salida del mezclador. La distribución se produce principalmente a temperaturas que, debido al efecto de las heladas que sufren, las gotas permiten que las gotas pasen por el mezclador en lugar de evaporarse en la zona de la mezcla.
Como se puede observar, por ejemplo, en las figuras 1 a 3, 6, 8, 12, 16, 17, 20, 21 y 23, al menos dos zonas de vorticidad 18 adyacentes pueden estar separadas entre sí por dos elementos de soporte 26, entre los cuales se conforma una zona de desplazamiento radial 20. Por ejemplo, en los ejemplos de realización mostrados en las figuras 1 a 3, 6, 12, 16, 17, 20, 21 y 23, los dos elementos de soporte 26 están alineados paralelos entre sí para delimitar una zona de desplazamiento radial intermedia 20 que presenta un ancho radialmente constante. Los elementos de soporte 26 sirven para la rigidez el mezclador y no contribuyen al mezclado ni a la conformación de gotas.
Por el contrario, la figura 8 muestra un ejemplo de forma de realización alternativo en el cual los dos elementos separadores 27 están dispuestos entre sí en un correspondiente ángulo para delimitar una zona de desplazamiento radial 20 situada entre ellos que se ensancha radialmente hacia abajo de manera continua. En el presente caso, el mezclador se subdivide nuevamente en dos zonas de vorticidad 18 y en una zona de desplazamiento radial 20; en donde la zona de desplazamiento radial 20 es más estrecha en la parte superior y más ancha en la parte inferior, de modo que se obtiene una zona de desplazamiento radial 20 que es al menos esencialmente triangular en corte transversal y una relación óptimamente posible de la fase fluida que se presenta en la zona de desplazamiento radial y la zona de generación de vorticidad tangencial. En principio, sin embargo, también es posible cualquier otra subdivisión de estas zonas.
Además, con este diseño constructivo mostrado en la figura 8, se obtiene una amplificación de las proporciones de la división de pulverización de fluido 36 mirando hacia abajo en el estado instalado del mezclador 10, lo que en particular da como resultado una distribución de las gotas de fluido correspondientemente mejorada. Esta distribución de fluido de pulverización aumentada 36 con proporciones de fluido aumentadas hacia abajo se indica esquemáticamente en la figura 8 mediante flechas y asegura una mejor distribución de fluido justo después del mezclador 10.
Las figuras 9 y 10 muestran en una representación de corte longitudinal esquemática y en una representación transversal esquemática una zona de desplazamiento radial 20 a modo de ejemplo con elementos de desplazamiento radial 24 diseñados en dos etapas. El cuerpo base de un respectivo elemento de desplazamiento radial de dos etapas 24 está provisto respectivamente de dos secciones de desplazamiento radial 42 que generan respectivamente un desplazamiento radial continuo, mirando en la dirección del flujo de gas de escape axial 12, en donde entre dichas secciones está dispuesta una sección intermedia sin desplazamiento radial.
En el ejemplo de realización representado en la figura 11, el mezclador 10 está diseñado en dos partes, en donde el mismo está dividido o se puede dividir a lo largo de un plano horizontal central X, ya que se omiten elementos de soporte o placas de soporte 26 continuos o bien porque estos se interrumpen, tal como se indica mediante líneas discontinuas. La subdivisión correspondiente se adapta a las zonas de vorticidad 18 y a las zonas de desplazamiento radial 20 proporcionadas. De esta manera, no resulta necesario soldar el mezclador por dentro. El mezclador 10 puede estar proporcionado con o sin carcasa 44.
La figura 12 muestra un ejemplo de realización de un mezclador 10 conforme a la invención, en el cual la carcasa 44 del mezclador 10 presenta una sección transversal ovalada. En principio, sin embargo, la carcasa 44 del mezclador 10 también puede ser circular o similares.
Cuando el mezclador 10 está provisto de una carcasa 44, la misma también puede ser generada al menos parcialmente por elementos de vorticidad 22.
Como se puede observar en las figuras 13 a 15, también son concebibles formas de realización del mezclador 10 en las cuales al menos un par de elementos de vorticidad 22 ubicados en oposición conforman con un elemento de desplazamiento radial 24 dispuesto entre ellos un componente alargado y de una sola pieza 46. En este caso, un respectivo componente 46 de una sola pieza o alargado que comprende un par de elementos de vorticidad 22 y un elemento de desplazamiento radial 24 dispuesto entre ellos se puede apoyar al menos parcialmente sobre dos elementos de soporte o placas de soporte 26 adyacentes, a través de las cuales se separan en simultáneo las zonas de vorticidad 18 en cuestión y la región de desplazamiento radial 20 en cuestión. Como se muestra, un respectivo componente 46 de una sola pieza que comprende un par de elementos de vorticidad 22 y un componente 46 de una sola pieza dispuesto entre ellos se puede apoyar al menos parcialmente en los dos elementos de soporte o en las placas de soporte 26 adyacentes mediante el acoplamiento por secciones en ranuras 48 previstas en los elementos de soporte o placas de soporte 26. Como se puede observar en particular en las figuras 13 y 14, los elementos de vorticidad 22 pueden presentar cada uno una sección curvada, en particular, con forma de ala.
Los componentes 46 pueden, por ejemplo, conectarse sólo externamente y, por ejemplo, estar soldados al tubo de mezclador. En el Interior, se puede prescindir por completo de la soldadura o se puede realizar una fijación utilizando relativamente pocos puntos de soldadura.
Con un diseño correspondientemente rígido, se puede prescindir de elementos de soporte, tal como se muestra en la figura 33.
En el otro ejemplo de realización mostrado en la figura 16, el mezclador 10 comprende una zona de desplazamiento radial 20 que está desplazada lateralmente con respecto a un plano central 50 que se extiende en la dirección axial y que contribuye a aumentar la mezcla en el caso de un flujo asimétrico en la fase gaseosa o la aplicación asimétrica de la fase fluida.
La mezcla y la distribución se pueden aumentar más, por ejemplo, porque, como se muestra en la figura 17, el mezclador 10 está provisto de zonas de vorticidad 18 que presentan diferentes ángulos de vorticidad. En el presente caso, por ejemplo, se generan dos zonas separadas, de las cuales una presenta en un lado de una zona de desplazamiento radial 20 dos zonas de vorticidad 18 cada una con un ángulo de vorticidad, por ejemplo, de 35° y una presenta en el lado opuesto de la zona de desplazamiento radial 20 dos zonas de vorticidad 18 cada una con un ángulo de vorticidad, por ejemplo, de 45°. También aquí es concebible eventualmente la generación de un cono de pulverización de fluido o un flujo asimétricos. Además, este diseño evita la predominancia de una respectiva vorticidad con respecto a otra vorticidad que de otro modo podría provocarse. Estas medidas también pueden ser necesarias en el caso de condiciones de asimetría.
La figura 18 muestra, en una representación esquemática en corte transversal, un elemento de vorticidad 22 dispuesto en un cierto ángulo de vorticidad a con respecto al flujo de gas de escape axial 12.
La figura 19 muestra una representación esquemática en corte longitudinal de una forma de realización a modo de ejemplo de un mezclador 10 conforme a la invención dispuesto dentro de la línea de gas de escape 14, en donde el mezclador 10 presenta una sección transversal más pequeña que la línea de gas de escape 14 para conformar una derivación 52 que lo rodea de forma anular. Esto da como resultado una pérdida de presión reducida a través del mezclador 10.
La figura 20 y 21 muestran, en representaciones esquemáticas en corte transversal, dos formas de realización a modo de ejemplo del mezclador 10 conforme a la invención con zonas de vorticidad 18 dispuestas con simetría puntual como también zonas de desplazamiento radial 20 dispuestas con simetría puntual. En la realización según la figura 20, están previstas dos zonas de desplazamiento radial 20 paralelas entre sí, que generan el desplazamiento radial en dirección opuesta, mientras que en la realización según la figura 21, por ejemplo, tres zonas de desplazamiento radial 20 están proporcionadas dispuestas en forma de estrella, en las cuales se realiza respectivamente un desplazamiento del gas de escape radialmente hacia el exterior. En los dos ejemplos de realización representados en estas figuras 20 y 21, en las diferentes zonas de vorticidad 18 se genera respectivamente un vórtice en la misma dirección.
Como se indica mediante una línea de puntos en las figuras 20 y 21, al menos una parte de los elementos separadores o placas de separación 27 se pueden extender axialmente más allá de los elementos de vorticidad 22 y los elementos de desplazamiento radial 24 para mantener la estructura de vorticidad generada. En este caso, la estructura de vorticidad generada en la línea de gas de escape se mantiene durante un período de tiempo más prolongado mediante dichos elementos separadores o placas de separación 27 extendidos que se indican con líneas de puntos. Debido a los elementos separadores alargados 27 indicados por líneas de puntos, las zonas de microvorticidad más pequeñas, mirando en la dirección de flujo del gas de escape, sólo se combinan más tarde provocando una macro-vorticidad.
En la representación según la figura 22 se muestran a modo de ejemplo tres variantes con zonas de soporte o elementos de soporte 26 de diferentes longitudes, mirando en la dirección del flujo de los gases de escape. La longitud de la zona de soporte I1 de la primera variante corresponde a la del ejemplo de realización representado en la figura 27. La longitud de la zona de soporte algo más larga, indicada con I2 , de la segunda variante con placas correspondientemente alargadas se corresponde a la longitud de la zona de soporte prevista para los mezcladores 10 según las figuras 28 y 29. Según la tercera variante representada en la figura 22, el mezclador 10 comprende al menos un elemento separador 27' dispuesto aguas abajo, que está separado de la zona de vorticidad múltiple y de la, al menos una, zona de desplazamiento radial, para mantener la estructura de vorticidad generada. Con tal elemento separador 27' dispuesto aguas abajo, la zona de separación efectiva se extiende a una longitud I3 que va mucho más allá de la longitud 12 de la zona de separación mencionada en último lugar. En este último caso, debido al elemento separador dispuesto aguas abajo 27', el punto de partida I4 , a partir del cual la microestructura del vórtice múltiple comienza a unirse o desintegrarse y convertirse, por ejemplo, en una mono-vorticidad, como, por ejemplo, un vórtice triple generado con el mezclador 10 según la figura 21, se encuentra correspondientemente más atrás que el punto de partida relevante I5 resultante de la longitud de la zona de separación I2.
Tal como se muestra en la figura 23, el mezclador 10 también puede estar diseñado, por ejemplo, de tal manera que tanto las zonas de vorticidad 18 que se generan como las zonas de desplazamiento radial 20 que se generan estén dispuestas respectivamente sin simetría. Como se indica mediante líneas de puntos, al menos un elemento separador alargado o placa de separación 27 se puede proporcionar aquí nuevamente para mantener los micro vórtices por más tiempo o posponer el punto de partida a partir del cual la microestructura del vórtice múltiple comienza a unirse o desintegrarse y convertirse, por ejemplo, en una mono-vorticidad.
La figura 24 muestra, en una representación esquemática, la vorticidad resultante del mezclador según la figura 23 en un tubo de mezclador 34 o en la línea de gases de escape a continuación del mezclador 10.
La figura 25 muestra un ejemplo de una forma de realización de un mezclador 10 con simetría puntual con elementos de separación alargados o placas de separación 27, también indicados aquí por líneas de puntos, en donde las zonas de vorticidad 18 adyacentes están separadas entre sí sólo por un elemento separador o placa de separación 27. En el presente caso, los elementos separadores 27 están dispuestos en forma de estrella para conformar tres zonas de vórtice 18, en cada una de las cuales se genera un vórtice en sentido antihorario, en donde a ambos lados de un respectivo elemento separador 27 se genera un desplazamiento radial en la dirección opuesta. Con los elementos separadores 27 alargados, indicados por líneas de puntos, se consigue nuevamente como antes, que los micro vórtices se puedan mantener durante un período de tiempo más prolongado.
En la figura 26 se muestra esquemáticamente la vorticidad que resulta con el mezclador 10 según la figura 25 en un tubo de mezclador 34 a continuación del mezclador 10 o en la línea de gas de escape.
La figura 27 muestra un ejemplo de una forma de realización sin carcasa de un mezclador 10 conforme a la invención en un diseño dividido con simetría especular para la generación de dos zonas de vorticidad que generan un vórtice en direcciones opuestas. Además de los elementos de vorticidad 22 en cuestión y los elementos de desplazamiento radial 24, también se pueden observar el plano de división 60 así como la doble vorticidad 54 que dan como resultado el tubo de gas de escape o el tubo de mezclador 34 contiguos. También se muestran los elementos de soporte o las placas de soporte 26 en cuestión, así como los puntos de conexión 56 para conectar el mezclador 10 al tubo de gas de escape 34. En el presente caso, el mezclador 10 está diseñado en dos partes, ya que se puede ensamblar o está ensamblado a partir de dos piezas de chapa que se doblan o pliegan apropiadamente para conformar los elementos de vorticidad 22, los elementos de desplazamiento radial 24 y los elementos de soporte 26. Por consiguiente, se trata de un mezclador 10 de un diseño constructivo relativamente sencillo.
La alineación del mezclador 10 en la figura 27, tal como la de los mezcladores 10 mostrados en las siguientes figuras 28 a 32, corresponde en cada caso a su alineación en el estado instalado, de modo que, por ejemplo, la zona superior en la representación según la figura 27 y la zona inferior correspondan a la zona superior o inferior del mezclador instalado 10
En la figura 28 se muestra una representación en perspectiva de otro ejemplo de realización de un mezclador 10 conforme a la invención sin carcasa en un diseño de simetría especular con dos zonas de vorticidad que generan vórtices en direcciones opuestas. En esta representación según la figura 28, se pueden observar nuevamente los elementos de vorticidad 22, los elementos de desplazamiento radial 24, los elementos de soporte o las placas de soporte 26 en cuestión, así como los puntos de conexión 56 para la unión del mezclador 10 al tubo de mezcla o de gas de escape 34. Junto al mezclador 10, en el presente caso, también se muestra nuevamente la doble vorticidad 54 resultante.
La figura 29 muestra una vista en perspectiva de otro ejemplo de realización del mezclador 10 conforme a la invención en un diseño de simetría especular con una carcasa 44, dos zonas de vorticidad que generan vórtices en direcciones opuestas y pares de elementos de vorticidad 22 opuestos entre sí, cada uno de los cuales conforma un componente 46 de una sola pieza con un elemento de desplazamiento radial 24 dispuesto entre ellos. También en el presente caso se muestra además del mezclador 10 la doble vorticidad resultante 54 que gira en sentido contrario. En el ejemplo de realización según la figura 30, el mezclador 10 está diseñado nuevamente con simetría especular y con una carcasa 44 y cuatro zonas de vorticidad separadas entre sí para generar vórtices 58 simétricos, como los que se muestran esquemáticamente junto al mezclador 10. En la representación según la figura 30 se pueden observar los correspondientes elementos de vorticidad 22, los elementos de desplazamiento radial 24 y los elementos de soporte o las placas de soporte 26.
En la realización adicional mostrada en perspectiva en la figura 31, el mezclador 10 está diseñado sin carcasa, dividido o divisible y con tres zonas de vorticidad separadas entre sí. La vorticidad resultante se muestra de nuevo esquemáticamente junto al mezclador 10. En la representación según la figura 31, además de los elementos de vorticidad 22 y de los elementos de desplazamiento radial 24 en cuestión, se pueden observar nuevamente los puntos de conexión 56 para la unión del mezclador 10 al tubo de gas de escape o al tubo de mezclador 14 o 34.
La figura 32 muestra una representación en perspectiva de una forma de realización a modo de ejemplo del mezclador 10 conforme a la invención en un diseño con simetría puntual con tres zonas de vorticidad separadas entre sí, en donde el número de elementos de soporte o de placas de soporte 26 puede ser particularmente igual al número de elementos de vorticidad 22. Además de los elementos de vorticidad 22, en esta representación según la figura 32 también se pueden ver los correspondientes elementos de desplazamiento radial 24 y los elementos de soporte o las placas de soporte 26.
Lista de los símbolos de referencia
10 Mezclador
12 Flujo de gas de escape
14 Línea de gas de escape
16 Fluido
18 Zona de vorticidad
20 Zona de desplazamiento radial
22 Elemento de vorticidad
24 Elemento de desplazamiento radial
26 Elemento de soporte o placa de soporte
27 Elemento separador o placa de separación
27' Elemento separador o placa de separación dispuesto aguas abajo
28 Cuerpo base
30 Sección de generación de vorticidad
32 Cono de pulverización de fluido
34 Tubo de mezclador
36 Distribución de la pulverización del fluido
38 Cuerpo base
42 Sección de desplazamiento radial
44 carcasa
46 Componente de una sola pieza o alargado
48 Ranura
50 Plano central
52 Derivación
54 Doble vorticidad
56 Punto de conexión
58 Vórtices simétricos
60 Plano de división
X Plano horizontal
a Ángulo de vorticidad, ángulo de incidencia
Claims (15)
1. Mezclador (10) para mezclar un flujo de gas de escape (12) con un fluido (16) Inyectado en una línea de gas de escape (14), con medios para la generación de un vórtice que provoque un flujo giratorio y medios para el desplazamiento radial en el flujo de gas de escape (12) que fluye axialmente a través del mezclador (10), mezclado con el fluido (16); en donde los medios de generación del vórtice y los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados de tal manera que mirando en la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12) al menos dos zonas de vorticidad (18) separadas entre sí conformadas a través de elementos de vorticidad (22) en forma de alas que actúan tangencialmente están al menos parcialmente separadas entre sí por elementos separadores (27) y dan como resultado al menos una zona de desplazamiento radial (20) dispuesta respectivamente entre dos zonas de vorticidad separadas entre sí (18).
2. Mezclador según la reivindicación 1,
caracterizado por que,
los medios de generación de vorticidad comprenden una pluralidad de elementos de vorticidad (22) en forma de alas que actúan predominantemente de manera tangencial y/o por que los medios de desplazamiento radial comprenden una pluralidad de elementos de desplazamiento radial (24), en donde, preferentemente, los elementos de vorticidad (22) y/o al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial (24) están soportados o conformados respectivamente sobre un elemento de soporte (26), en particular, sobre una placa de soporte.
3. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que los elementos separadores (27) están conformados al menos parcialmente por los elementos de soporte (26).
4. Mezclador según la reivindicación 3,
caracterizado por que al menos una parte de los elementos separadores (27) se extienden axialmente más allá de los elementos de vorticidad (22) y los elementos de desplazamiento radial (24), en particular, para mantener la estructura de vorticidad generada.
5. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que una respectiva zona de desplazamiento radial (20) está dispuesta entre zonas de vorticidad adyacentes (18) sobre la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12), y/o
por que los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados de tal manera que se generan al menos dos zonas de desplazamiento radial separadas (20) mirando sobre la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo del gas de escape axial (12), y/o
por que las zonas de vorticidad (18) separadas entre sí y/o las zonas de desplazamiento radial separadas (20) están dispuestas respectivamente con simetría especular, con simetría puntual o sin simetría mirando sobre la sección transversal del mezclador (10) perpendicular flujo del gas de escape axial (12).
6. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que se proporcionan al menos dos zonas de vorticidad separadas (18) en las cuales se genera un vórtice en la dirección opuesta, en donde, preferentemente, se proporciona al menos una zona de desplazamiento radial (20) entre las dos zonas de vorticidad separadas (18) que generan vórtices en la dirección opuesta.
7. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que están proporcionadas al menos dos zonas de vorticidad separadas (18) entre sí que generan vórtices en direcciones opuestas, entre las cuales se dispone una zona de desplazamiento radial (20) que genera un desplazamiento radial en una dirección y/o al menos dos zonas de vorticidad (18) separadas que generan vórtices en direcciones opuestas, entre las cuales se disponen dos zonas de desplazamiento radial (20) que generan un desplazamiento radial en la dirección opuesta y/o
por que están proporcionadas cuatro zonas de vorticidad separadas (18); en donde un par de zonas de vorticidad (18) diagonalmente opuestas entre sí mirando a través de la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12) genera un vórtice en una dirección y otro par de zonas de vorticidad (18) diagonalmente opuestas mirando a través de la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12) genera vorticidad en la dirección opuesta; en donde, preferentemente, están proporcionadas dos zonas de desplazamiento radial (20) que se suceden mirando a lo largo de la sección transversal del mezclador (10) perpendiculares al flujo de gas de escape axial (12), las cuales están dispuestas respectivamente entre dos zonas de vorticidad (18) generando vorticidad en la dirección opuesta; en donde más preferentemente, se genera un desplazamiento radial en la dirección opuesta en las dos zonas de desplazamiento radial (20) que se suceden en la dirección radial.
8. Mezclador según la reivindicación 7,
caracterizado por que se proporciona un primer par de zonas de desplazamiento radial (20) que se suceden en una primera dirección radial, mirando a través de la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial, y otro par de zonas de desplazamiento radial ( 20) que se suceden en otra dirección radial, que es perpendicular a la primera dirección radial, cuando se mira a través de la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12); en donde, preferentemente, se genera un desplazamiento radial en la dirección opuesta en las dos zonas de desplazamiento radial (20) de respectivo un par de zonas de desplazamiento radial (20) que se suceden en una respectiva dirección radial.
9. Mezclador según la reivindicación 8,
caracterizado por que una respectiva zona de desplazamiento radial (20) de los dos pares de zonas de desplazamiento radial (20) está dispuesta entre dos zonas de vorticidad (18) generando vorticidad en la dirección opuesta.
10. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que al menos una parte de los elementos de vorticidad (22) están conformados por una placa de vorticidad o bien tangencial y/o al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial (24) están conformados por una placa radial.
11. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que los elementos de desplazamiento radial (24) comprenden respectivamente un cuerpo base (38) con al menos una sección de desplazamiento radial (42) que sirve para el desplazamiento radial, en donde, preferentemente, el cuerpo base (38) de al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial (24) sólo está provisto de una sección de desplazamiento radial (42) que produce continuamente un desplazamiento radial cuando se mira en la dirección del flujo de gas de escape axial (12);
y/o en donde el cuerpo base (38) de al menos una parte de los elementos de desplazamiento radial (24) está provisto respectivamente de al menos dos secciones de desplazamiento radial (42) que generan un desplazamiento radial de forma continua, mirando en la dirección del flujo axial de gases de escape (12), y en donde entre una respectiva sección de desplazamiento radial precedente (42) y una respectiva sección de desplazamiento radial (42) posterior está proporcionada una sección intermedia sin desplazamiento radial.
12. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que el mezclador (10) está diseñado sin carcasa, o por que el mezclador (10) está provisto de una carcasa (44), en donde, preferentemente, la carcasa (44) está fabricada al menos parcialmente por elementos de vorticidad (22) y/o en donde, preferentemente, la carcasa (44) es al menos en esencia circular u ovalada en corte transversal.
13. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que se proporciona al menos un par de elementos de vorticidad (22) opuestos entre sí que, conforman un componente de una sola pieza (46) con al menos un elemento de desplazamiento radial (24) dispuesto entre ellos, en donde, preferentemente, un respectivo par de elementos de vorticidad (22) y al menos un componente de una sola pieza (46) que comprende un elemento de desplazamiento radial (24) dispuesto entre ellos está apoyado al menos parcialmente sobre dos elementos de soporte o placas de soporte adyacentes (26) a través de los cuales las respectivas zonas de vorticidad (18) y la correspondiente, al menos una, zona de desplazamiento radial (20) están separadas entre sí; en donde, más preferentemente, un respectivo par de elementos de vorticidad (22) y al menos un componente de una sola pieza (46) que comprende un elemento de desplazamiento radial (24) dispuesto entre ellos está apoyado al menos parcialmente en los dos elementos de soporte o placas de soporte adyacentes (26) al encajar por secciones en ranuras (48) previstas en los elementos de soporte o en las placas de soporte (26).
14. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado por que los medios de desplazamiento radial están dispuestos y diseñados de tal manera que mirando a través de la sección transversal del mezclador (10) perpendicular al flujo de gas de escape axial (12), se genera al menos una zona de desplazamiento radial (20) que está desplazada lateralmente con respecto a un plano central (50) que se extiende en la dirección axial y/o
por que los elementos de vorticidad (22) están dispuestos y diseñados de tal manera que se generan zonas de vorticidad (18) con diferentes ángulos de vorticidad (a), y/o
por que al menos dos zonas de vorticidad adyacentes (18) están separadas entre sí por dos elementos separadores (27), entre los que se conforma una zona de desplazamiento radial (20); en donde preferentemente los dos elementos de separación (27) para delimitar una zona de desplazamiento radial intermedia (20) de forma radial continua de ancho constante están alineados paralelos entre sí, o, en donde preferiblemente, los dos elementos separadores (27) están dispuestos en un ángulo correspondiente entre sí para delimitar una zona de desplazamiento radial (20) que se encuentra entre ellos ensanchándose continuamente en la dirección radial.
15. Mezclador según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado al menos por una de las siguientes características:
- por que, en particular, en el caso de una disposición con simetría puntual de los elementos de vorticidad (22) y/o elementos de desplazamiento radial (24), el número de los elementos de soporte o de las placas de soporte (26) es igual al número de zonas de vorticidad (18) generadas,
- por que el mezclador (10) está diseñado en dos partes, en donde está ensamblado o puede ser ensamblado a partir de dos piezas de chapa plegadas o que se doblan adecuadamente para conformar los elementos de vorticidad (22), los elementos de desplazamiento radial (24) y los elementos portadores (26); - por que el mezclador (10) comprende medios para la distribución de las gotas de fluido y/o medios para amplificar las proporciones de la distribución de la pulverización del fluido mirando en el estado instalado del mezclador, particularmente, hacia abajo,
- por que el mezclador (10) comprende al menos un elemento separador (27') dispuesto aguas abajo, que está separado de la zona de vorticidad múltiple y de la, al menos una, zona de desplazamiento radial para mantener la estructura de vorticidad generada.
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