ES2925465T3 - Nebulizador térmico para crear aerosoles estables - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de nebulización térmica mejorado incluye una superficie extendida de transferencia de calor ubicada dentro de la cámara de aerosolización que aumenta la mezcla de las partículas químicas líquidas y los gases calientes en el aerosol para mejorar la aerosolización. La superficie extendida de transferencia de calor también ayuda a aumentar la transferencia de calor al aerosol en formación en la cámara de aerosolización. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Nebulizador térmico para crear aerosoles estables

REIVINDICACIÓN PRIORITARIA

Esta solicitud reivindica el beneficio de la fecha de presentación de la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos número de serie 61/749.651, presentada el 7 de enero de 2013, para "NEBULIZADOR TÉRMICO PARA CREAR AEROSOLES ESTABLES".

AMBITO TÉCNICO

Esta publicación se refiere en general a los dispositivos para formar aerosoles y a los dispositivos de nebulización térmica.

ANTECEDENTES

Los aerosoles de diversos tipos de productos químicos se han utilizado para numerosos fines agrícolas, como la lucha contra los mosquitos, el control de las malas hierbas y el tratamiento de los cultivos después de la cosecha. Los ejemplos de varios tipos de nebulizadores térmicos utilizados para crear aerosoles se identifican en las siguientes patentes estadounidenses: U.S. 2005/288184 A1, U.S. 3 326 538 A, US 2007/290062 A1, U.S. 5.935.660, U.S.

6.322.002, y U.S. 6.068.888 a Forsythe et al., U.S. 6.723.364 a Bompiex et al., en las patentes no estadounidenses CN 201 454744 U y EP 0077 130 A1, así como en la literatura del producto de Curtis Dyna-Fog, Ltd.

Dichos nebulizadores térmicos generalmente funcionan mezclando una corriente de gas caliente con una cantidad medida de un producto químico líquido que se va a aerosolizar. La corriente de gas caliente puede ser gases de combustión, como en la patente 6.322.002 ("Patente 002") de Forsythe y otros, o una corriente de aire caliente, como en la patente 6.723.364 ("Patente 364") de Bompiex y otros. Independientemente del tipo de gas caliente utilizado, la eficacia y la capacidad de dicho nebulizador y la calidad de la niebla (aerosol) producida dependen de la interacción del gas caliente y el producto químico líquido en una cámara de aerosolización del nebulizador. Para ciertos fines, como la lucha contra los mosquitos y el control de las malas hierbas, la eficacia del nebulizador y la calidad del aerosol pueden ser de menor importancia. Sin embargo, para otros fines, como la nebulización de productos químicos para tratar los cultivos almacenados y el tratamiento de las patatas almacenadas con inhibidores de la germinación, la capacidad, la eficacia y la calidad del aerosol son de primordial importancia. Ciertas técnicas relacionadas con el tratamiento de las instalaciones de almacenamiento de patatas se indican en la patente estadounidense n° 4.887.525 de Morgan.

En muchas aplicaciones de tratamiento, la calidad y la uniformidad del aerosol son importantes. Por ejemplo, para la aerosolización de CIPC fundido (isopropil-N-clorofenilcarbamato), es importante un aerosol estable y persistente para lograr una nebulización térmica eficaz.

Los métodos de aplicación y las mejoras estructurales están en curso en las instalaciones de almacenamiento de cultivos, como en la industria de almacenamiento de patatas, en concreto para mejorar la capacidad, la eficiencia y/o la calidad de los nebulizadores térmicos y los aerosoles producidos por ellos.

DIVULGACIÓN

Los exclusivos nebulizadores térmicos de la presente invención mejoran la calidad de los aerosoles producidos dentro de dichos nebulizadores térmicos de una manera energéticamente eficiente. El elemento de flujo-superficie extendido y disruptivo puede colocarse en una posición fija dentro de la cámara de aerosolización de un nebulizador térmico para provocar un flujo tortuoso, en el que las partículas líquidas arrastradas del aerosol entran en contacto con la superficie extendida caliente con mayor frecuencia, mejorando así la transferencia de calor desde la superficie extendida caliente a las partículas líquidas para crear un aerosol estable mejorado.

En la invención se divulga un nebulizador térmico que tiene una construcción y un funcionamiento mejorados. El nebulizador térmico incluye una cámara de calentamiento para calentar un gas caliente a una temperatura predeterminada. La cámara de calentamiento está en comunicación con una cámara de aerosolización en la que se introducen el gas caliente y una corriente química líquida. Un elemento de superficie extendida estructurado y adaptado para ser insertado en la cámara de aerosolización aumenta el flujo turbulento y la transferencia de calor al aerosol en formación. El elemento de superficie extendida puede incluir un elemento en forma de taladro. El elemento de superficie extendida puede estar en una posición fija, pero extraíble, dentro de la cámara de aerosolización.

En otra realización, se divulga un nebulizador térmico que tiene medios de aerosolización mejorados. El nebulizador térmico incluye una cámara de calentamiento para calentar un gas a una temperatura predeterminada. El nebulizador térmico incluye una cámara de aerosolización con un medio de mezclado que provoca el gas caliente y una corriente química líquida, que también pueden ser precalentados, para recorrer un camino enrevesado y entrar en contacto con una superficie extendida del medio de mezclado mientras las corrientes respectivas se mezclan y recorren la cámara de aerosolización.

Según la invención, se presenta un nebulizador térmico con una cámara de calentamiento y una cámara de aerosolización. La cámara de aerosolización incluye un elemento de superficie extendida adaptado y configurado para encajar dentro de la cámara de aerosolización. La dimensión exterior del elemento de superficie extendida es sustancialmente similar al diámetro interior de la cámara de aerosolización. El elemento de superficie extendida tiene una superficie enrevesada que interrumpe y desvía el flujo de las partículas de aerosol formadoras haciendo que el aerosol formador recorra un camino tortuoso a través de la cámara de aerosolización en lugar de recorrerla de forma sustancialmente lineal.

Se describe un dispositivo de retroadaptación para su inserción en un nebulizador térmico existente, en el que el dispositivo de retroadaptación tiene una estructura de área de superficie extendida que aumenta la transferencia de calor y la turbulencia en la cámara de aerosolización de un nebulizador térmico. El dispositivo de retroadaptación puede estar adaptado y configurado para tener un diámetro exterior que es sustancialmente el mismo que el diámetro interior del cañón de la cámara de aerosolización del nebulizador térmico existente.

También se describe un elemento de superficie de intercambio de calor para una cámara de aerosolización de nebulizador térmico de forma tubular que puede configurarse como un elemento de tipo transportador de tornillo con aletas en forma de espiral. Dicho elemento puede estar en una posición fija dentro de la cámara de aerosolización del nebulizador térmico. Las aletas pueden tener un diámetro máximo sustancialmente uniforme que es sustancialmente el mismo que el diámetro interior de la cámara de aerosol del nebulizador térmico de forma tubular. El elemento en forma de espiral puede fijarse dentro de un tubo o tubería en el que el diámetro interior del tubo y el diámetro exterior del elemento en forma de espiral coinciden entre sí y el diámetro exterior del tubo es sólo ligeramente menor que el diámetro interior del cañón del nebulizador térmico en el que se puede insertar y fijar el tubo o la tubería. El tubo en el que se fija el elemento en forma de espiral puede ser un tubo cerámico u otro tipo de tubo resistente al calor o aislado eléctricamente.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Mientras que la especificación concluye con reivindicaciones que señalan particularmente y reivindican distintamente lo que se considera como realizaciones de la divulgación, diversas características y ventajas de la presente divulgación pueden apreciarse más fácilmente a partir de la siguiente descripción de las realizaciones de ejemplo proporcionadas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1 es un esquema de una cámara de calentamiento del tipo de combustión;

La FIG. 2 es una vista en alzado de un conjunto del estátor en forma de rejilla según una realización;

La FIG. 3 es una vista transversal del conjunto de la válvula de la FIG. 2;

La FIG. 4 es un esquema de una cámara de calentamiento del tipo de combustión;

La FIG. 5 es un esquema de una cámara de calentamiento eléctrica típica en la que los medios de calentamiento son bobinas eléctricas;

La FIG. 6 es un esquema de una zona de formación de aerosoles con un inserto del medio de mezclado de forma helicoidal según una realización concreta;

La FIG. 7 es un esquema de un medio de mezclado de forma helicoidal;

La FIG. 8a a la FIG. 8d son esquemas de insertos de forma helicoidal con varios pasos según otra realización;

La FIG. 9 es un diagrama esquemático de una unidad de nebulizador térmico existente para ser

retroadaptado con un medio de mezclado;

La FIG. 10 es un nebulizador térmico retroadaptado con un inserto de medio de mezclado colocado ahí según una realización concreta;

La FIG. 11 es un esquema de una realización en la que el medio de mezclado está sellado a un tubo, que puede ser colocado en una cámara de aerosolización según otra realización;

La FIG. 12 es un nebulizador térmico que incluye el inserto de la FIG. 11 donde el medio de mezclado se sella dentro de un tubo antes de su inserción en una cámara de aerosolización según una realización concreta;

La FIG. 13 es un esquema de una cámara de aerosolización en la que el inserto del medio de mezclado tiene deflectores unidos a un núcleo central según otra realización más; y

La FIG. 14 es un esquema de un medio de mezclado calentado con guías eléctricas en donde el medio de mezclado está colocado dentro de un tubo sellado cerámico según una realización concreta.

La FIG. 15 es una ilustración de una vista general de un nebulizador térmico eléctricamente calentado según una realización.

MODO(S) PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION

Se presenta aquí una unidad de nebulización mejorada. En general, las unidades de nebulización térmica son capaces de descomponer los productos químicos de tratamiento en partículas diminutas mediante una combinación de calor y velocidad de gas (es decir, aporte de energía térmica y cinética). Algunos nebulizadores térmicos pueden acoplar los medios de calentamiento con otro método útil para dividir el flujo químico líquido en partículas diminutas. Por ejemplo, además de los medios de calentamiento, algunos nebulizadores térmicos también incluyen una boquilla de atomización para inyectar el flujo químico líquido en la cámara de aerosolización. Las unidades de nebulización en frío, por otro lado, descomponen los productos químicos de tratamiento por medios mecánicos en lugar de con calor, como por ejemplo con el uso de un atomizador. Los nebulizadores en frío generalmente no son capaces de formar las nieblas que se requieren típicamente para muchos propósitos industriales a gran escala, como las instalaciones de almacenamiento de grandes cosechas. El tamaño y la uniformidad de las partículas de aerosol pueden diferir en función de si se crean en un nebulizador térmico o en uno frío.

Un nebulizador térmico, tal como se utiliza el término en este documento, se refiere a un dispositivo utilizado para crear aerosoles mediante la combinación de una corriente de gas caliente o una fuente de calor (por ejemplo, gases de combustión, aire caliente, etc.) y una corriente de producto químico de tratamiento líquido en una cámara de aerosolización. Los aerosoles resultantes son normalmente gotitas líquidas diminutas (a menudo con un tamaño de uno a diez micrómetros), que, dependiendo del tipo de producto químico aerosolizado, pueden formar partículas sólidas diminutas o cristales al enfriarse. A modo de ejemplo no limitativo, los aerosoles de CIPC forman cristales diminutos tras el enfriamiento. Otros productos químicos para el tratamiento de cultivos, como el 1,4 dimetilnaftaleno, los aceites esenciales volátiles, los aldehídos y los alcoholes, etc., se vaporizan inicialmente y luego se condensan en gotas líquidas del tamaño de un aerosol.

Los nebulizadores térmicos crean aerosoles generalmente por una contribución de energía térmica y energía cinética (por ejemplo, energía neumática) impartida por la corriente de gas caliente o la fuente de calor que incide en la corriente química líquida. Por ejemplo, la temperatura de una corriente de gas caliente puede estar entre unos 120°C (aproximadamente 250°F) y unos 425°C (aproximadamente 800°F), aunque los rangos típicos son de unos 235°C (aproximadamente 450°F) a unos 345°C (aproximadamente 650°F).

En una realización concreta, se forma un aerosol poniendo en contacto una corriente química líquida con una corriente de gas caliente. El producto químico líquido o fundido es aerosolizado por la corriente de gas caliente. Un nebulizador térmico puede incluir un miembro alargado de superficie extendida que facilita la mezcla del gas caliente y el producto químico líquido en la cámara de aerosolización. En una realización, el elemento mezclador alargado de esta invención es un miembro alargado en forma de espiral con una superficie sustancialmente continua. En otra realización, el elemento mezclador alargado está dimensionado y conformado para ser adaptado a varios tipos de nebulizadores térmicos, tanto si tales dispositivos comprenden cámaras de aerosolización grandes o pequeñas, e independientemente de si la corriente de gas caliente se proporciona eléctricamente o mediante combustión. Un elemento mezclador alargado puede adaptarse y configurarse para proporcionar un aumento ventajoso de la superficie dentro de la cámara de aerosolización utilizada para calentar la mezcla de aerosol. Además, un medio de mezclado alargado de este tipo puede proporcionar también un flujo turbulento, un aumento de la velocidad del gas y un aumento de la mezcla de la corriente de aire caliente con el producto químico líquido para formar un aerosol estable y uniforme. Además, dicho medio de mezclado puede proporcionar una superficie caliente extendida para mejorar la transferencia de energía térmica en el producto químico líquido para facilitar la formación de un aerosol estable.

En algunas realizaciones, los nebulizadores térmicos crean una corriente de gas caliente mediante la combustión de un combustible a base de hidrocarburos, mientras que otras unidades de nebulización térmica crean una corriente de aire caliente con medios de calentamiento eléctrico, como un calentador de banda eléctrica, un intercambiador de calor eléctrico o bobinas o cables de calentamiento eléctrico. La corriente de gas caliente puede incluir, por tanto, gases de combustión calientes o aire caliente. La corriente de gas caliente o de aire caliente calienta el producto químico líquido y ayuda a la aerosolización del producto químico líquido a medida que viaja en una trayectoria tortuosa o de circuito a lo largo del miembro de la superficie extendida.

En un ejemplo de nebulización térmica, una corriente de gas caliente viaja desde una cámara de calentamiento hasta una cámara de aerosolización donde se mezcla con una corriente de producto químico líquido para crear un aerosol. La corriente de gas caliente tiene típicamente una temperatura entre unos 120°C (aproximadamente 250°F) y unos 425°C (aproximadamente 800°F), aunque los rangos típicos son de unos 235°C (aproximadamente 450°F) a unos 345°C (aproximadamente 650°F), y más particularmente, entre unos 315°C (aproximadamente 600°F) y unos 345°C (aproximadamente 650°F).

Con referencia a la FIG. 1, se muestra una cámara de calentamiento típica de tipo de combustión 10. Dicha cámara de combustión se describe en la Patente de Estados Unidos N°. 6.322.002 de Forsythe et al. La FIG. 1 es un esquema de un nebulizador térmico de combustión que tiene una cámara de calentamiento 10 y un estator (supresor de llama) 19. La cámara de calentamiento 10 está formada por un cañón 11, que generalmente tiene un tubo cilíndrico de gran tamaño, con un diámetro exterior de entre unos 15,24 cm y 30,48 cm, aunque el diámetro puede ser mayor o menor, dependiendo de la aplicación particular. El extremo proximal del cañón 11 incluye un puerto para la inserción de un quemador de combustión 13 con una línea de combustible asociada 14. La línea de combustible 14 transporta combustibles adecuados para la combustión, como, por ejemplo, propano o gas natural. Un miembro cilíndrico interior 17 es sustancialmente concéntrico con el cañón 11 y está colocado dentro del cañón 11. El tubo de entrada de aire 16 introduce la corriente de aire 12 en el espacio anular 18 formado entre el miembro cilíndrico interior 17 y la carcasa de diámetro interior del cañón 11. Por lo general, el tubo de entrada de aire 16 está cerca del extremo distal o del extremo inferior de la cámara de calentamiento 10, de modo que el aire introducido en el espacio anular 18 fluye en contracorriente con los gases de combustión calientes y la llama producida por el quemador de combustión 13.

El miembro cilíndrico interior 17 está dilatado para formar un cono en su sección posterior en la cámara de calentamiento 10, de modo que el aire introducido a través del tubo de entrada de aire 16 debe fluir en sentido contrario a los gases de combustión calientes. El cono está sellado al cañón exterior 11 adyacente a la terminación de la cámara de calentamiento de la zona de combustión 10. Es en este punto donde se coloca un conjunto de paletas del estator 19 para actuar potencialmente como un supresor de llamas y para hacer que el aire y los gases de combustión fluyan de manera turbulenta hacia la cámara de aerosolización 20.

El conjunto de paletas del estator 19 puede incluir cualquier dispositivo que detenga la llama de la cámara de calentamiento 10 y evite que dichas llamas entren en la cámara de aerosolización. El conjunto de paletas del estator 19 se coloca en un ángulo con respecto al flujo de gas de combustión que sale de la cámara de calentamiento 10 para proporcionar características eficaces de detención de la llama en caso de funcionamiento anormal del quemador de combustión 13 o de la cámara de calentamiento de la zona de combustión 10. Este posicionamiento angular hace que los gases calientes que salen de la cámara de calentamiento 10 fluyan de manera turbulenta hacia la cámara de aerosolización 20. Sin embargo, tales supresores de llama, como puede apreciarse fácilmente, son innecesarios en los nebulizadores térmicos calentados eléctricamente.

Si bien lo anterior describe una realización concreta de un termonebulizadores, la presente invención puede utilizarse en cualquier termonebulizador adecuado, como LECO™, XEDA™, DYNA FOG™ y termonebulizadores de configuración similar.

La FIG. 2 es una vista en alzado de una realización de un conjunto de paletas del estator 19 en el que se utiliza un conjunto de paletas en forma de rejilla para dirigir los gases que fluyen a través de él en un patrón turbulento. La FIG.

3 es una vista en sección transversal a lo largo de las líneas de sección 10-10 de la FIG. 2. Las paletas en el centro forman una forma de V dirigiendo el flujo de gas hacia afuera. Las paletas están colocadas simétricamente en torno a los ejes horizontal y vertical, de modo que una vista en alzado y una vista en planta son visualmente iguales. Los gases que fluyen a través de este estator con paletas en forma de rejilla deben cambiar de dirección y se dirigen generalmente hacia el exterior para impactar en el cañón exterior de la cámara de aerosolización y rebotar para crear un flujo turbulento en la cámara de calentamiento 10.

Como alternativa a la formación de la corriente de gas caliente 15 en una cámara de calentamiento de tipo combustión 10, la corriente de gas caliente 15 puede formarse calentando una corriente de aire con uno o más elementos de calentamiento eléctricos. La creación de la corriente de gas caliente 15 mediante el calentamiento eléctrico de una corriente de aire puede ser ventajosa respecto a la formación de la corriente de gas caliente 15 en una cámara de combustión por varias razones, como se describe a continuación. Tras calentarse y mezclarse con el flujo químico líquido 25, los gases calentados salen del nebulizador térmico y entran en un almacén de cultivos (por ejemplo, un almacén de patatas). Los gases calentados en la corriente de gas caliente 15 pueden aumentar la presión dentro de la instalación de almacenamiento de cultivos. Cuando la corriente de gas caliente 15 es aire, la presión en la instalación de almacenamiento puede no aumentar tan drásticamente como cuando la corriente de gas caliente se deriva de la combustión de un combustible de hidrocarburo, o puede incluso no aumentar en absoluto. Además, la combustión presenta varios riesgos de seguridad que no están presentes cuando la corriente de gas caliente 15 incluye sólo aire calentado eléctricamente. Cuando se utiliza una cámara de combustión, el aire de la instalación de almacenamiento no puede reciclarse a la entrada de aire 16 sin la posibilidad de reciclar parte de la corriente de aerosol formada de vuelta a la cámara de combustión. Esto puede provocar un riesgo de explosión o incendio debido a la inflamabilidad del producto químico líquido 15 dispersado en el aerosol. Sin embargo, cuando la corriente de gas caliente 15 se calienta eléctricamente, no existe ese riesgo de explosión.

La corriente de gas caliente 15 puede estar formada por un elemento de calentamiento eléctrico capaz de calentar el aire a una temperatura de entre unos 120°C (aproximadamente 250°F) y unos 425°C (aproximadamente 800°F), aunque los rangos típicos son de unos 235°C (aproximadamente 450°F) a unos 345°C (aproximadamente 650°F). Cualquier tipo de elemento de calentamiento eléctrico es adecuado, como, por ejemplo, los elementos de calentamiento que utilizan el Efecto Joule (también conocido como calentamiento resistivo), en el que la salida de calor es una función de la corriente aplicada a los elementos de calentamiento eléctrico y la resistencia de los elementos de calentamiento. Por ejemplo, los calentadores eléctricos adecuados incluyen calentadores de resistencia eléctrica en los que un elemento calefactor se calienta cuando una corriente eléctrica encuentra resistencia en él. El elemento calefactor puede ser un cable, una cinta o una banda eléctrica. El cable o la cinta pueden ser rectos, o pueden estar enrollados dentro de la cámara de calentamiento 10. A modo de ejemplo no limitativo, los elementos calefactores eléctricos pueden estar alineados alrededor de la cámara de calentamiento 10 o pueden estar enrollados dentro de la cámara de calentamiento 10. Se puede seleccionar un cable, una cinta o una banda eléctrica para que tenga una resistencia eléctrica deseada y, por lo tanto, sea capaz de calentarse a una temperatura determinada preseleccionada.

Cuando el elemento calefactor eléctrico es un calentador de banda, éste puede seleccionarse para calentar el aire a una temperatura predeterminada. El calentador de banda puede ser un calentador de banda con aletas, un calentador de banda con aislamiento cerámico o una pluralidad de calentadores de anillo, como los que están disponibles comercialmente en Omega Engineering, Inc. de Stamford, Connecticut. El calentador de banda puede estar montado en la cámara de calentamiento 10 en la que se hace pasar el aire a través y sobre el calentador de banda. La cámara de calentamiento 10 puede incluir una pluralidad de bandas calefactoras para aumentar la eficiencia global de calentamiento de la cámara de calentamiento 10. A modo de ejemplo no limitativo, la cámara de calentamiento 10 puede incluir una serie de calentadores de anillo colocados dentro del cilindro de la cámara de calentamiento 10. Como otro ejemplo, una pluralidad de calentadores de anillo puede utilizarse en combinación con otros estilos de calentadores de banda.

En otra realización, el elemento calefactor eléctrico puede ser un intercambiador de calor eléctrico como se divulga y describe en la patente estadounidense n° 5.935.660 de Forsythe et al. El intercambiador de calor eléctrico puede ser capaz de calentar una gran cantidad de aire hasta al menos unos 425°C (aproximadamente 800°F), con temperaturas de salida típicas que oscilan entre unos 315°C (aproximadamente 600°F) y unos 345°C (aproximadamente 650°F), o cualquier temperatura deseable, dependiendo de la aplicación particular del nebulizador térmico.

Otros elementos de calentamiento eléctrico pueden incluir calentadores de bobina, como los disponibles en NextThermal, de Battle Creek, Michigan. El calentador de bobina puede ser un elemento de calentamiento eléctrico similar al mostrado en la FIG. 4, en el que un metal portador de corriente se enrolla en una forma generalmente helicoidal. La corriente de gas caliente 15 puede calentarse incluyendo varias longitudes de bobinas de calentamiento eléctrico dentro de la cámara de calentamiento 10, como se ilustra en la FIG. 5. Por ejemplo, la cámara de calentamiento 10 puede incluir un tubo revestido en su interior con varias longitudes de bobinas de calentamiento eléctrico a través de las cuales el aire debe viajar para salir de la cámara de calentamiento 10 antes de entrar en la cámara de aerosolización.

Los elementos calefactores eléctricos descritos anteriormente pueden seleccionarse para tener una potencia que sea aproximadamente el doble de la que se requiere normalmente para calentar un caudal de unos 10 cfm a unos 50 cfm, un caudal de unos 50 cfm a unos 150 cfm, o un caudal de unos 150 cfm a unos 300 cfm, aunque el caudal puede ser mayor dependiendo de la aplicación particular del nebulizador térmico y de la instalación de almacenamiento particular. El flujo de aire puede estar directamente relacionado con el tamaño del calentador en vatios y con la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del calentador eléctrico. Los medios de calentamiento eléctrico pueden estar configurados y adaptados para ser compatibles con diversas fuentes de energía, como, por ejemplo, energía eléctrica monofásica o trifásica, conexión con diversos generadores de energía, diversos voltajes de línea y otros tipos de fuentes de energía. Por ejemplo, cuando la instalación de almacenamiento se encuentra en una ubicación remota, el nebulizador térmico puede estar adaptado para ser alimentado por un generador de energía.

La temperatura de la corriente de gas caliente 15, ya sea calentada eléctricamente o desde una cámara de combustión, puede ser controlada por un simple lazo de control de retroalimentación. Por ejemplo, se puede situar o montar un termopar en la salida de la cámara de calentamiento 10, o en la entrada de la cámara de aerosolización. El termopar puede estar acoplado a un controlador de temperatura. Si el valor de consigna del regulador de temperatura es superior a la temperatura de la corriente de gas caliente 15, el regulador de retroalimentación envía una señal para aumentar el combustible en la cámara de combustión o para aumentar la temperatura (es decir, aumentando la corriente del calentador eléctrico) de los calentadores eléctricos. Si la temperatura es superior al punto de ajuste, se puede disminuir el flujo de gas de combustión o la corriente eléctrica hasta que la temperatura alcance la deseada. En una realización, una sonda de temperatura está situada en el escape de la cámara de calentamiento 10 para medir la temperatura de la corriente de gas caliente 15. Una sonda de temperatura adicional puede situarse en la salida de la cámara de aerosolización para medir la temperatura del aerosol. Si la temperatura del aerosol que sale de la cámara de aerosolización es inferior a la deseada, se puede reducir el caudal de producto químico líquido o aumentar la potencia del calentador. Así, si la temperatura del aerosol es distinta de la deseada, el flujo de producto químico líquido puede ajustarse para lograr la temperatura deseada del aerosol que sale de la cámara de aerosolización. Un controlador eléctrico puede controlar la temperatura de la corriente de gas caliente 15 que entra en la cámara de aerosolización. La temperatura del aerosol puede controlarse ajustando manual o automáticamente el caudal químico. Por ejemplo, si la temperatura del aerosol es demasiado baja, el caudal químico puede disminuirse para aumentar la temperatura del aerosol que sale de la cámara de aerosolización. Así, en algunas realizaciones, la temperatura de salida del aerosol puede controlarse ajustando el caudal químico y manteniendo la entrada de calor en el nebulizador térmico. La temperatura objetivo del aerosol puede seleccionarse en función de las condiciones de almacenamiento del producto químico, las condiciones ambientales y otras necesidades de tratamiento.

Con referencia a la FIG. 6, se muestra una realización de una cámara de aerosolización de nebulización térmica 20 con el medio de mezclado 40. Después de que la corriente de gas caliente 15 se forme en la cámara de calentamiento 10, la corriente de gas caliente 15 entra en la cámara de aerosolización 20. La corriente de gas caliente 15 puede formarse en cualquier tipo de cámara de calentamiento 10. La realización de la FIG. 6 incluye un medio de mezclado 40 con un eje central sólido interior 45 que están sellados dentro de un tubo sellado 55 fuera del medio de mezclado 40. El tubo sellado 55 puede entonces insertarse dentro del cañón 90 de la cámara de aerosolización 20. En otra realización, el medio de mezclado puede insertarse directamente en el cañón 90 de la cámara de aerosolización 20 sin el tubo sellado 55. El nebulizador térmico puede incluir una capa de aislamiento circundante 60 para aumentar la eficiencia térmica del nebulizador térmico.

La cámara de calentamiento 10 está en comunicación (es decir, en proximidad o adyacencia) con la cámara de aerosolización 20. La cámara de calentamiento 10 puede estar conectada a la cámara de aerosolización 20 mediante conductos, tubos o una tubería que transfiere la corriente de gas caliente 15 a la entrada de la cámara de aerosolización 20. La cámara de aerosolización 20 puede ser cualquier cámara suficiente para proporcionar el calor y la mezcla adecuados para formar un aerosol a partir de la corriente de gas caliente 15 y la corriente química líquida 25. La cámara de aerosolización 20 puede incluir un puerto de introducción de sustancia química líquida 65 en o cerca del extremo próximo de la cámara de aerosolización para la introducción de la corriente química líquida 25. Como se describe con más detalle a continuación, la cámara de aerosolización 20 incluye un elemento de superficie extendida con una superficie convoluta dispuesta longitudinalmente dentro de la cámara de aerosolización. En la salida de la cámara de aerosolización 20 hay una abertura de salida a través de la cual la corriente de aerosol 35 sale del nebulizador térmico.

En la cámara de aerosolización representativa 20, la corriente de gas caliente 15 entra en contacto y se mezcla con la corriente química 25. La corriente química líquida 25 puede ser CIPC fundido, CIPC en un disolvente tal como un alcohol inferior (por ejemplo, metanol), un aceite esencial tal como aceite de clavo, aceite de menta, 1/4 DMN, diisopropilnaftaleno y/o aldehídos, alcoholes y similares descritos en la Patente de EE.UU. 6.855.669 y la Publicación de Patente de EE.UU. 2009/0062126 a Knowles et al. o cualquier otro producto químico a aerosolizar 20 para el tratamiento químico en una instalación de almacenamiento de productos. La temperatura deseada de la corriente de gas caliente 15 se determina en gran medida en función del producto químico seleccionado para la corriente química líquida 25.

La corriente química líquida 25 puede ser inyectada en la cámara de aerosolización bien al mismo tiempo que la corriente de gas caliente 15, o bien a contracorriente de la corriente de gas caliente 15. Así, la corriente química líquida 25 puede entrar en la cámara de aerosolización 20 de cara a la corriente de gas caliente 15 entrante, o de cara a la salida de la cámara de aerosolización 20. En muchas realizaciones, el objetivo es proporcionar la cantidad óptima de mezcla entre la corriente de gas caliente 15 y el producto químico líquido 25. En una realización, la corriente química líquida 25 puede gotear sobre una placa caliente, sobre la cual pasa la corriente de gas caliente 15 y transporta los vapores de la sustancia química líquida a través de la cámara de aerosolización 20. En dicha realización, la corriente química líquida puede gotearse sobre una placa caliente calentada eléctricamente o sobre una placa calentada de otro modo para aumentar la eficacia de la vaporización de la sustancia química líquida. En otra realización, la corriente química líquida 25 se inyecta a través de una boquilla. La boquilla es tal que el material líquido se dispersa en gotas por la boquilla, lo que puede aumentar la uniformidad del aerosol. En otra realización, la corriente química líquida 25 puede inyectarse como un chorro de líquido o corriente de material líquido que golpea una placa de dispersión o de impacto para dispersar el chorro o corriente de material líquido en gotitas de modo que forme un aerosol en la cámara de aerosolización 20. La placa de dispersión también puede calentarse eléctricamente. En dicha realización, el chorro puede inyectarse a través de una boquilla, como, por ejemplo, una boquilla de atomización.

La aerosolización óptima puede lograrse optimizando el tiempo de contacto y la mezcla entre la corriente química líquida 25 y la corriente de gas caliente 15. Así, generalmente se desea crear y mantener un flujo turbulento de la corriente química líquida 25 y la corriente de gas caliente 15 en la cámara de aerosolización 20. La mezcla y la transferencia de calor en la cámara de aerosolización 20 pueden mejorarse introduciendo un medio de mezclado 40 en la cámara. El medio de mezclado 40 hace que la corriente de gas caliente 15 y la corriente química líquida 25 recorran un camino enrevesado y entren en contacto con una superficie extendida de metal caliente antes de ser descargada como una corriente de aerosol 35. El mayor contacto del aerosol formador con la superficie caliente extendida aumenta la transferencia de calor al aerosol formador. El medio de mezclado 40 también aumenta el flujo turbulento dentro de la cámara de aerosolización 20, aumentando así la eficacia de la aerosolización. El medio de mezclado incluye un elemento en forma de barrena que desvía el flujo de los gases que fluyen a través de la cámara de aerosolización 20. El medio de mezclado 20 tiene un miembro axial longitudinal que se extiende sustancialmente a toda la longitud del miembro de superficie alargada, como un elemento en forma de tornillo con un eje central a través de él, por ejemplo, palas en forma de espiral que forman una cinta continua unida a un miembro central axial.

En una realización, el medio de mezclado 40 puede ser un inserto con forma helicoidal que es similar a un transportador de tornillo o una barrena, como se muestra en la FIG. 6. El medio de mezclado 40 incluye un eje central 45 y aletas o palas 50 para provocar una desviación del flujo a través de la cámara de aerosolización 20. El eje central 45 puede ser sólido o puede ser una estructura tubular. Las palas 50 pueden tener la forma de una cinta continua a lo largo de la cámara de aerosolización 20. En otra realización, las palas 50 pueden estar formadas por secciones individuales separadas a lo largo de la longitud del medio de mezclado 40. En una realización, el medio de mezclado 40 está construido alrededor de un eje central 45. Cuando el medio de mezclado 40 incluye un inserto de forma helicoidal, el eje central 45 puede actuar como un tipo de disipador de calor para aumentar el calor total en el sistema, y para ayudar a mantener la alta temperatura interna en todos los lados de la trayectoria helicoidal recorrida por el aerosol naciente. En otra disposición, el medio de mezclado 40 no está construido alrededor de un eje central 45, sino que constituyen una cinta alargada de forma helicoidal, como se ilustra en la FIG. 7. En esta disposición, el medio de mezclado 40 está formado por una pieza metálica en forma de espiral o helicoidal, pero sin un orificio o eje que los atraviese.

La corriente de gas caliente 15 y la corriente de producto químico líquido 25 se mezclan a medida que fluyen a través de la cámara de aerosolización 20. Las dos corrientes se ponen en contacto con el medio de mezclado 40, lo que hace que la corriente de gas caliente 15 y la corriente química líquida 25 fluyan en una trayectoria turbulenta, tortuosa y enrevesada a través de la cámara de aerosolización 20. En ausencia del medio de mezclado 40, la corriente de gas caliente 15 y la corriente química líquida 25 pueden recorrer un camino sustancialmente lineal directamente a través de la cámara de aerosolización 20. Sin embargo, el medio de mezclado 40 fuerza la mezcla de gas y producto químico líquido contra las paredes o palas del medio de mezclado 40 para provocar un cambio de dirección constante. Por lo tanto, un inserto de forma helicoidal de este tipo es particularmente ventajoso. Los gases de aerosol se ven obligados a recorrer un camino enrevesado y a entrar en contacto con una superficie metálica mucho más caliente de lo que lo harían en ausencia del elemento de superficie alargada del medio de mezclado 40.

La presencia del medio de mezclado 40 dentro de la cámara de aerosolización 20 aumenta la longitud efectiva de la cámara. La superficie alargada de la superficie de transferencia de calor en el medio de mezclado 40 añade de manera significativa a la superficie interior de una cámara de aerosolización típica 20. Como el medio de mezclado 40 provoca que la formación del aerosol recorra un camino tortuoso a través de la cámara de aerosolización 20, aumentando así la longitud efectiva de la cámara de aerosolización 20. De este modo, se pueden crear dispositivos de nebulización térmica eficaces con una longitud de cámara o cañón más corta que la requerida por la presencia del medio de mezclado 40. En general, en ausencia del elemento de superficie extendida, el aerosol formador sólo recorrería una distancia de aproximadamente la longitud del cañón de la cámara de aerosolización 20. El medio de mezclado 40, tal como, por ejemplo, un inserto de forma helicoidal, aumenta la distancia efectiva que el aerosol formador recorre en el cañón en al menos un 25% de la longitud de la cámara de aerosolización 20, por ejemplo, en al menos un 50% de la longitud, en al menos un 75% de la longitud, o en al menos un 100% de la longitud de la cámara de aerosolización 20.

La longitud efectiva de la cámara de aerosolización 20 es una función del camino que el aerosol formador tiene que recorrer cuando pasa a través de la cámara de aerosolización 20. Por ejemplo, cuando el medio de mezclado es un inserto con forma helicoidal, como un transportador de tornillo, el cambio del paso de las palas o aletas del inserto de forma helicoidal cambia la longitud efectiva de la zona de formación de aerosol 20.

Como se ha descrito anteriormente, además de crear un flujo turbulento en la cámara de aerosolización 20, el medio de mezclado 40 también puede aumentar el área de superficie de contacto del metal dentro de la cámara de aerosolización 20, y por lo tanto, aumentar la transferencia de calor entre las superficies de metal caliente y la mezcla de aerosol de formación. Cuanto mayor sea la superficie del elemento de superficie extendida del medio de mezclado 40, mayor será la transferencia de calor entre el aerosol y el medio de mezclado 40 en la cámara de aerosolización 20. Concretamente, el medio de mezclado 40 puede actuar para aumentar la longitud efectiva de la cámara de aerosolización 20, lo que puede aumentar la longitud de las superficies metálicas que el aerosol de formación tiene que pasar y entrar en contacto directo.

El medio de mezclado 40 puede aumentar la longitud efectiva de la cámara de aerosolización 20 al aumentar la superficie con la que los gases del aerosol formador deben entrar en contacto antes de salir de la cámara de aerosol 20. Para una longitud determinada, cuando el medio de mezclado 40 incluye un inserto de forma helicoidal, el área de superficie efectiva del medio de mezclado 40 puede modificarse alterando el paso del inserto. El paso generalmente se refiere a la distancia entre los puntos correspondientes en las vueltas adyacentes de las palas o aletas del taladro o transportador. Con referencia a la FIG. 8a, en la que se ilustra un transportador de paso estándar, el paso es igual a la dimensión D, el diámetro exterior de las aletas del inserto de forma helicoidal. En el transportador de paso estándar de la FIG. 8a, D es el diámetro del transportador y es también el paso.

La forma y la orientación angular de las hélices del medio de mezclado en forma de hélice 40 pueden variar dependiendo del rendimiento deseado del nebulizador térmico. Por ejemplo, el medio de mezclado de forma helicoidal 40 puede ser de paso estándar, de una única aleta, en el que el paso es igual al diámetro de la porción más externa del dispositivo helicoidal, como se ilustra y describe con respecto a la FIG. 8a. En otra realización, el inserto de forma helicoidal puede ser un dispositivo de paso corto y de única aleta en el que el paso de aleta es aproximadamente 2/3 el diámetro, como se ilustra en la FIG. 8b. Dicho dispositivo puede utilizarse cuando se desee mejorar la transferencia de calor térmico en la cámara de aerosolización 20. Para una superficie aún mayor, un dispositivo como el ilustrado en la FIG. 8c se puede utilizar en el que el paso se reduce a aproximadamente 1/2 el diámetro. Se contemplan otras formas de realización, como una aleta doble, de paso estándar, como se ilustra en la FIG. 8d. La realización de aleta doble, de paso estándar incluye un par de aletas sólidas con forma de espiral que viajan a largo del medio de mezclado 40. En otras realizaciones, el medio de mezclado 40 con forma de espiral, puede incluir al menos un par de aletas en forma de espiral. Así, el inserto de forma helicoidal puede tener tramos con un paso de aproximadamente V3 D a aproximadamente V2D, entre aproximadamente V2D y aproximadamente 2/3 D, entre 2/3 D y aproximadamente D, entre aproximadamente D y aproximadamente 1,5 D, o entre aproximadamente 1,5 D y aproximadamente 2 D, donde D es igual al diámetro exterior del inserto con forma helicoidal.

Como se ha observado, el elemento de superficie alargada del medio de mezclado 40 puede aumentar la superficie total con la que entra en contacto el aerosol de formación dentro de la cámara de aerosolización 20. El área de superficie total dentro de la zona de formación de aerosol puede incrementarse hasta aproximadamente 2 veces el área de superficie interior del cañón de la zona de formación de aerosol, hasta aproximadamente 5 veces de dicha área de superficie, hasta aproximadamente 10 veces de dicha área de superficie, y hasta aproximadamente 20 veces de dicha área de superficie, dependiendo del tipo de elemento de superficie alargada incluido con el medio de mezclado 40.

Además de proporcionar la superficie de transferencia de calor adicional, el medio de mezclado descrito e ilustrado aquí proporcionar superficie de impacto por el que las gotitas de la sustancia química líquida inyectada chocan con las palas, aletas, etc., de dicho medio de mezclado para fragmentar a gotitas más pequeñas así asistiendo en la formación de un aerosol estable, deseable dentro o algo cuarto de aerosolización corto.

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 6, en algunas realizaciones, el medio de mezclado 40 puede ser generalmente cilíndrico y sustancialmente concéntrico dentro del cañón de la cámara de aerosolización 20. En tales realizaciones, el tubo sellado 55 tiene un diámetro interior que es sustancialmente el mismo o ligeramente mayor que la dimensión más grande del medio de mezclado 40 (como, por ejemplo, el diámetro exterior del medio de mezclado 40). El medio de mezclado 40 está sellado al diámetro interior del tubo sellado 55 de la cámara de aerosolización 20. El sellado del medio de mezclado 40 al diámetro interior del tubo sellado 55 dispuesto dentro de la cámara de aerosolización 20 impide que la corriente de gas caliente 15 y la corriente química líquida 25 pasen por alto el medio de mezclado 40 y se desplacen a lo largo de la pared interior de la cámara de aerosolización 20. Esto hace que las dos corrientes se mezclen más eficazmente al pasar por la cámara de aerosolización 20. En una realización, en la que el medio de mezclado 40 es un inserto de forma helicoidal, el inserto puede soldarse alrededor de la circunferencia del diámetro interior del tubo sellado 55 en el extremo distal de la cámara de aerosolización 20, forzando así al aerosol formado a salir del inserto de forma helicoidal a través de las palas 50. El medio de mezclado 40 puede sellarse al diámetro interior del tubo sellado 55 mediante otros métodos, como por ejemplo con un material de tipo de sello que pueda soportar las elevadas temperaturas dentro de la cámara de aerosolización 20. Por ejemplo, en una realización, el medio de mezclado 40 puede incluir un sello en el diámetro exterior del medio de mezclado 40 para sellar el medio de mezclado 40 con el diámetro interior del tubo sellado 55 o el diámetro interior del cañón 90. En otra realización, el medio de mezclado puede ajustarse por contracción (congelado) en el tubo sellado 55. El tubo sellado 55 puede calentarse para aumentar temporalmente el diámetro interior del tubo sellado 55 y/o el medio de mezclado 40 puede someterse a temperaturas muy frías para encogerse. El medio de mezclado se coloca en el tubo sellado 55 cuando dicho medio de mezclado 40 está a una temperatura sustancialmente baja, cuando el tubo sellado 55 está a una temperatura sustancialmente aumentada, o cuando tanto el medio de mezclado 40 está a una temperatura sustancialmente baja como el tubo sellado 55 está a una temperatura sustancialmente aumentada. Cuando el tubo sellado 55 se enfría y el medio de mezclado 40 vuelve a la temperatura ambiente, el medio de mezclado 40 se sella dentro del tubo sellado 55.

El medio de mezclado está generalmente estructurado y adaptado para aumentar significativamente la velocidad de los gases que fluyen a través de la cámara de aerosolización 20 hasta aproximadamente 2 a 3 veces la velocidad de entrada. En algunas realizaciones, el aumento de la velocidad puede ser de hasta aproximadamente 4 a 8 veces la velocidad de entrada. En una realización, el diámetro interior del cañón 90 y el diámetro exterior del tubo sellado 55 o medio de mezclado 40 son sustancialmente similares. A medida que el aerosol formador entra en el medio de mezclado 40, la presencia del medio de mezclado 40 reduce el área de apertura de la sección transversal a través de la cual el aerosol puede viajar. La reducción del área de sección transversal abierta hace que la velocidad a través de la cámara de aerosolización 20 aumente y promueve la mezcla dentro de la cámara.

Ventajosamente, el medio de mezclado 40 de la presente invención puede ser útil en la adaptación de nebulizadores térmicos ya existentes. Así, el medio de mezclado 40 puede ser un elemento de superficie extendida adaptado y configurado para encajar dentro de la cámara de aerosolización 20 de un nebulizador térmico existente, como un nebulizador térmico LECO™ o SUSPENSE™. El medio de mezclado 40 puede incluir una superficie extendida para interrumpir el flujo lineal del material del aerosol formador dentro de la cámara de aerosolización 20. El medio de mezclado 40 hace que el aerosol formador recorra un camino tortuoso antes de salir de la cámara de aerosolización 20.

En la realización mostrada en la FIG. 9, la corriente de producto químico líquido 25 entra en el nebulizador térmico a través del puerto de introducción de producto químico líquido 65. Un medio de mezclado 40 puede ser introducido en el nebulizador térmico donde el medio de mezclado 40 incluye un elemento de superficie extendida, tal como un inserto de forma helicoidal. El inserto de forma helicoidal puede colocarse en la unidad de nebulización térmica existente cerca del puerto de introducción del producto químico líquido 65. Se puede acceder a la cámara de aerosolización 20 del nebulizador térmico existente retirando el extremo de la boquilla del nebulizador térmico, desatornillando la brida 75. Una vez que el extremo de la boquilla del nebulizador térmico se retira del cuerpo principal del nebulizador, el medio de mezclado 40 puede colocarse en la cámara de aerosolización del nebulizador térmico saliente.

El inserto de adaptación puede tener una longitud sustancialmente igual a la del cañón de aerosolización o la cámara de aerosolización 20 del nebulizador térmico existente. En la FIG. 10 se muestra una configuración de este tipo con el medio de mezclado 40 adaptado. Por ejemplo, un nebulizador térmico típico tendrá un cañón existente 90 a través del cual se forma el aerosol. El nebulizador térmico existente puede tener un diámetro interior existente, ID, como se muestra en la FIG. 9. El medio de mezclado 40 puede diseñarse con un diámetro exterior muy cercano al diámetro interior del nebulizador térmico existente para evitar que el aerosol formado se desvíe a lo largo del exterior del medio de mezclado 40, provocando así una mezcla adecuada y completa. El inserto del medio de mezclado 40 puede seleccionarse para tener un diámetro exterior muy cercano al diámetro interior de la unidad de nebulización térmica existente para asegurar un ajuste y un sellado herméticos. Una vez que el medio de mezclado 40 se coloca en su lugar, los extremos de la unidad pueden soldarse con tachuelas en cada extremo. Además, el extremo distal puede soldarse circunferencialmente en su lugar para asegurar que los vapores que salen no pasen por alto el medio de mezclado 40. En otra realización, el medio de mezclado 40 puede ajustarse por contracción en su lugar como se describió anteriormente. El nebulizador térmico puede o no estar aislado, aunque generalmente se prefiere que la unidad esté aislada para preservar una alta eficiencia de transferencia de calor y minimizar las pérdidas de calor a la atmósfera circundante.

El medio de mezclado retroadaptado 40 puede incluir cualquier número de formas, como por ejemplo, un miembro alargado en forma de espiral, un número de discos o anillos dispuestos a lo largo de la longitud de la cámara de aerosolización, o un número de deflectores o palas de desviación de flujo para alterar la trayectoria del flujo de los gases que fluyen a través de la cámara de aerosolización 20. En una realización, el medio de mezclado retroadaptado 40 puede sellarse a un tubo (cilindro abierto) antes de su inserción en el nebulizador térmico existente. Tal inserción se muestra en la FIG. 11 en la que el medio de mezclado 40 se sella a un tubo sellado 55 antes de insertar el medio de mezclado 40 en la cámara de aerosolización. Con referencia a la FIG. 12, el tubo sellado 55 con el medio de mezclado 40 se inserta en un nebulizador térmico existente. El tubo sellado 55 tiene un diámetro exterior que está muy cerca del diámetro interior del cañón 90 del nebulizador térmico existente. Por ejemplo, la distancia X, mostrada en la FIG. 12, puede ser muy pequeña, de tal manera que el tubo sellado 55 se ajusta firmemente al diámetro del cañón 90 del nebulizador térmico existente. El nebulizador térmico de la FIG. 12 puede incluir opcionalmente una capa circundante de aislamiento 60.

De forma ventajosa, tanto si el medio de mezclado 40 se coloca en un nebulizador térmico nuevo como en un nebulizador térmico retroadaptado, el medio de mezclado 40 puede calentarse eléctricamente. Esto puede ser especialmente ventajoso en unidades en las que la corriente de gas caliente 15 se produce mediante aire calentado eléctricamente en lugar de mediante combustión, sin embargo, el medio de mezclado 40 puede seguir siendo calentado eléctricamente cuando la corriente de gas caliente 15 se forma a partir de la combustión. El calentamiento del medio de mezclado 40 proporciona calor adicional al nebulizador térmico y aumenta la transferencia de calor del nebulizador térmico al aerosol. La temperatura a la que se calienta el medio de mezclado 40 no debe exceder generalmente la temperatura del gas caliente que entra en la cámara de aerosolización.

Aunque el elemento de superficie alargada se ha descrito generalmente como un medio de mezclado 40, el elemento de superficie alargada puede ser cualquier miembro que pueda insertarse en el cañón 90 de una zona de formación de aerosol para aumentar la transferencia de calor y el área de superficie de impacto de la cámara de formación de aerosol 20. Dicho elemento de superficie alargada también puede aumentar la turbulencia dentro de la cámara. En una realización, el elemento de superficie alargada puede incluir una pluralidad de deflectores a lo largo del cañón de la cámara de aerosolización 20 como se representa en la FIG. 13.

Cada uno de los deflectores puede estar unido a un eje central 45. La mayor dimensión (es decir la distancia entre el extremo de un deflector y el extremo de otro deflector) puede ser sólo ligeramente menor que el diámetro interior del tubo sellado 55. Los deflectores pueden estar dispuestos de cualquier manera, de forma que el aerosol de formación tenga que recorrer un camino tortuoso a medida que se desplaza a lo largo de la longitud de la cámara de formación de aerosoles 20. Se observa que en estas realizaciones alternativas, el elemento de superficie alargada puede ser calentado eléctricamente como se ha descrito anteriormente.

Los gases que fluyen a través de la cámara de aerosolización 20, incluyendo el elemento de superficie alargada, viajan una distancia efectiva mayor a medida que viajan a través del cañón de aerosolización. Los gases recorren un camino alargado en el que encuentran una superficie de transferencia de calor metálica sustancialmente mayor que la que encontrarían en ausencia del elemento de superficie alargada. El elemento de superficie alargada también puede causar o aumentar la turbulencia de los aerosoles de formación, aumentando así la eficacia de la transferencia de calor dentro de la cámara de aerosolización 20.

En otra realización, como se muestra en la FIG. 14, los cables eléctricos 95 están conectados al medio de mezclado 40. La corriente eléctrica que fluye a través del medio de mezclado 40 y la resistencia eléctrica del medio de mezclado 40 calienta el medio de mezclado 40. En otra realización, el tubo sellado 55 de la FIG. 14 puede incluir un tubo cerámico o un tubo recubierto de cerámica. El tubo sellado cerámico 55 puede ser sustancialmente resistente al calor y también puede estar sustancialmente aislado eléctricamente y así proporcionar protección cuando los cables eléctricos 95 están conectados al medio de mezclado 40. Dicha realización es ventajosa porque los cables eléctricos 95 a través de la resistencia eléctrica del medio de mezclado metálico hacen que el medio de mezclado a 40 se caliente mientras que el tubo sellado cerámico 55 aísla eléctricamente los cables eléctricos 95 y el medio mezclado 40 del cañón 90 del nebulizador térmico.

Aunque la descripción anterior contiene muchos detalles, éstos no deben interpretarse como una limitación del alcance de la presente invención, sino simplemente como una forma de realización. Del mismo modo, pueden concebirse otras realizaciones de la invención que no se aparten del alcance de la presente invención. Por ejemplo, las características descritas en el presente documento con referencia a una realización también pueden proporcionarse en otras de las realizaciones descritas en el presente documento. Por lo tanto, el alcance de la invención está indicado y limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas y no por la descripción anterior. Todas las adiciones, supresiones y modificaciones de la invención, tal como se divulga en el presente documento, que caen dentro del significado y el alcance de las reivindicaciones, están comprendidas en la presente invención.

La invención ilustrada y descrita en el presente documento es útil en concreto para mejorar la eficiencia de los termonebulizadores calentados eléctricamente, especialmente aquellos que tienen suficiente capacidad para ser utilizados con fines industriales, tales como el tratamiento de una instalación de almacenamiento de cultivos con un producto químico de conservación de cultivos en forma de aerosol en un período de unas pocas horas. Los almacenes de patatas se tratan regularmente con aerosoles de productos químicos de brotes, por ejemplo.

Un ejemplo de un termonebulizador calentado eléctricamente para tal propósito industrial es uno que opera desde una fuente de voltaje de 220 a 240 voltios con la capacidad de calentar un flujo de aire volumétrico de unos 10 cfm a unos 100 cfm a una temperatura de unos 200°C (unos 400°F) hasta tan alta como unos 400°C (unos 750°F) para crear una niebla estable de un producto químico líquido, tal como el 1.4 DMN introducido en la cámara de aerosolización a un caudal de unos pocos kilos por hora a unos 100 libras (45,32 KG) por hora o incluso más.

El suministro eléctrico para tal nebulizador térmico es generalmente a 220/240 voltios y es típicamente trifásico.

Como se describió anteriormente, el medio de mezclado insertado en la cámara de aerosolización facilita la combinación de energía térmica, energía cinética (mecánica) de la corriente de aire caliente para fragmentar las gotas químicas líquidas en partículas diminutas (de uno a 10 micrones, generalmente) para formar un aerosol estable.

La superficie en espiral de ciertos insertos proporciona una superficie caliente adicional dentro de la cámara de aerosolización, así como una superficie de impacto adicional para fragmentar las gotas químicas líquidas inspeccionadas. Además, los diversos insertos descritos en el presente documento hacen que la corriente de aire/mezcla química líquida fluya por un camino enrevesado ampliado, proporcionando así un tiempo adicional para la formación del aerosol y creando un flujo turbulento que aumenta la eficacia de la transferencia de calor entre la superficie caliente del inserto, las paredes superficiales de la cámara de aerosolización y la mezcla de aire caliente/líquido químico.

EJEMPLO

Los termonebulizadores calentados eléctricamente de varias potencias y configuraciones son capaces de manejar una variedad de productos químicos líquidos con una amplia gama de caudales.

Termonebulizadores Insertos Capacidad

#1 6 KW ~/en OD 6-8 litros/hr de 1.4 DMN longitud ~ 45,72cms

Aleta Paso ~ 0,75 de OD

#2 16 KW ~ 5,08 cmsOD

longitud ~ 53,34 cms 40-60 libras/hr de fundido Aleta Paso ~ 1,0 de OD CIPC

#3 40 KW

~ 7,62 cms OD

longitud ~ 60,96 cms 100 lbs./hr de fundido Aleta Paso ~ 1,0 de OD CIPC

Cada uno de los termonebulizadores mencionados anteriormente produce una corriente de aire caliente a temperaturas que varían entre unos 400°F y unos 800°F a caudales volumétricos suficientemente altos para proporcionar aerosoles estables de los productos químicos líquidos identificados anteriormente a esos caudales.

Las capacidades identificadas anteriormente son las que se han probado con cada uno de estos termonebulizadores que tienen capacidad para manejar tanto caudales más bajos como más altos de productos químicos líquidos.

El termonebulizador #1 más pequeño, operado durante un período de 6 horas, tiene la capacidad de proporcionar hasta al menos 48 litros de 1.4 DMN a una instalación de almacenamiento de patatas. Normalmente, la inhibición eficaz de los brotes se consigue con un nivel de residuos de aproximadamente 2 ppm de 1.4 DMN. Así, 48 litros, aproximadamente 100 libras, pueden proporcionar la inhibición de los brotes a un almacén de patatas que contenga más de 50 millones de libras de patatas, suponiendo una eficiencia del 100% en el depósito de residuos. Incluso con una eficacia del 50%, se podría tratar eficazmente un almacenamiento de 25 millones de libras.

Los dos termonebulizadores más grandes se probaron con CIPC fundido, que ha sido un estándar en la industria del almacenamiento de patatas durante más de 15 años. El termonebulizador n° 3, con una capacidad nominal de 100 libras/hora de CIPC, podía tratar con éxito, durante un periodo de seis horas, una unidad de almacenamiento de patatas que tuviera hasta unos 100 millones de libras de patatas con un residuo de 6 ppm con una eficacia del 100%, o más de 50 millones de libras con una eficacia del 50%. Un nivel de residuos de 6 ppm es suficiente para impedir la brotación de las patatas durante muchos meses.

En el tratamiento de los cultivos con un aerosol de 1.4 DMN, que tiene un punto de ebullición de unos 268°C (~ 514°F), es deseable tener una fuente de aire caliente a una temperatura de unos 450°F a unos 550°F, mientras que para el tratamiento con CIPC, fundido o en solución en metanol o disolvente similar, es deseable una fuente de aire caliente a una temperatura de unos 500°F a unos 650°F o superior. Cada uno de los termonebulizadores descritos en el presente documento, tiene tales capacidades.

Los dispositivos citados anteriormente pueden ser alterados o modificados de acuerdo con los preceptos de esta invención para tener capacidades menores o mayores. La inclusión del tipo de insertos ilustradas y descritas en el presente documento para crear una superficie caliente extendida de área de impacto adicional y la creación de una longitud de flujo tortuosa y aumentada mejora la capacidad de aerosolización de los termonebulizadores calentados eléctricamente o de tipo de combustión.

El termonebulizador calentado eléctricamente ilustrado en la FIG. 15 empleó un inserto del tipo mostrado en la FIG. 6 para proporcionar una alta capacidad de aerosoles estables a partir de productos químicos líquidos introducidos en el extremo proximal de la cámara de aerosolización. Las pruebas descritas en el ejemplo expuesto anteriormente se realizaron con termonebulizadores de este tipo y estructura general. El tamaño y el peso de este nebulizador ilustrado es tal que puede ser manejado por un operador, colocado sobre una estructura de soporte apropiada y tener el extremo terminal del nebulizador colocado a través de una pared de una instalación de almacenamiento de cultivos. Alternativamente, uno o más de estos nebulizadores térmicos pueden montarse sobre o en la caja de una camioneta o remolque para proporcionar aerosol a través de un conducto flexible a una instalación de almacenamiento de cultivos.

Si se desea, el aire del espacio libre de una instalación de almacenamiento de cultivos puede dirigirse a la entrada del soplador del nebulizador térmico para disminuir o eliminar cualquier sobrepresión causada por la introducción del producto químico en aerosol en dicha instalación.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un nebulizador térmico para formar un aerosol estable de un material líquido (25), que comprende:

medios de calentamiento (13) para calentar un flujo de gas (15) a una temperatura predeterminada; y medios de mezclado (40) adaptados y configurados para poner en contacto el material líquido y el gas calentado para hacer que el gas calentado y el material líquido recorran un camino tortuoso antes de ser descargados como un aerosol (35),

en el que los medios de mezclado comprenden un elemento de superficie extendida configurado para encajar internamente dentro de una cámara de aerosolización (20) del nebulizador térmico, en el que el elemento de superficie extendida tiene una superficie enrevesada que, cuando se utiliza, está caliente e interrumpe y desvía un flujo de partículas de gas y líquido de una trayectoria lineal a una trayectoria enrevesada antes de salir de la cámara de aerosolización en forma de aerosol estable, y

caracterizado porque el elemento de superficie extendida comprende un núcleo longitudinal central (45) que se extiende sustancialmente por toda la longitud del elemento de superficie extendida, y la superficie enrevesada comprende palas de desviación del flujo (50) unidas a ella o comprende un elemento en forma de taladro, y tiene una dimensión exterior que es sustancialmente similar al diámetro interior de la cámara de aerosolización;

y en que el elemento de superficie extendida aumenta la distancia efectiva recorrida por un aerosol formador en al menos un 25% de la longitud de la cámara de aerosolización.

2. El nebulizador térmico de la reivindicación 1, en el que los medios de mezclado están acoplados a al menos un medio de calentamiento eléctrico.

3. El nebulizador térmico de la reivindicación 2, en el que el al menos un medio de calentamiento eléctrico comprende al menos uno de una bobina de calentamiento eléctrico, un calentador de banda eléctrica, y/o un contacto eléctrico conectado al medio de mezclado.

4. El nebulizador térmico de la reivindicación 1, en el que el medio de mezclado comprende además un tubo (55) al que se sella el elemento de superficie extendida, dicho tubo dimensionado y adaptado para ser dispuesto dentro de la cámara de aerosolización.

5. El nebulizador térmico de la reivindicación 1, en el que dicho elemento de superficie extendida se extiende sustancialmente en toda la longitud de la cámara de aerosolización.

6. Un método para formar un aerosol estable a partir de un líquido introducido en una corriente de gas caliente utilizando un nebulizador térmico según cualquier reivindicación anterior, donde el método comprende:

calentar un gas a una temperatura elevada predeterminada;

mezclar el gas calentado con el líquido en una cámara de aerosolización que comprende:

un elemento de superficie extendida para formar un aerosol estable, y

descargar dicho aerosol desde la cámara de aerosolización:

caracterizado porque el elemento de superficie extendida comprende un núcleo longitudinal central y palas de desviación de flujo unidas a él, teniendo las palas de desviación de flujo un diámetro máximo uniforme sustancialmente igual a un diámetro interior de la cámara de aerosolización;

y en que el elemento de superficie extendida aumenta la distancia efectiva recorrida por un aerosol formador en al menos un 25% de la longitud de la cámara de aerosolización.