ES2976117A1

ES2976117A1 - Boquilla supersonica para descontaminacion y/o desinfeccion

Info

Publication number: ES2976117A1
Application number: ES202230959A
Authority: ES
Inventors: Del Alamo Francisco Javier Perez; Casarrubios Juan Sanchez Garcia
Original assignee: Counterfog S L
Current assignee: Counterfog S L
Priority date: 2022-11-08
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2024-07-23
Also published as: US20240157381A1

Abstract

Un conjunto de boquilla que incluye un conducto de salida que descarga al medio ambiente, una subcámara trasera, una entrada de líquido que se abre a la subcámara trasera, una subcámara delantera en comunicación fluida tanto con el conducto de salida como con la subcámara trasera y un miembro divisor dispuesto entre las subcámaras delantera y trasera. El miembro divisor incluye conductos de fluidos que proporcionan una comunicación fluida entre las subcámaras delantera y trasera. La boquilla también incluye un conducto de entrada de aire configurado para suministrar una corriente de aire supersónica presurizada a la subcámara frontal. Las partes del conjunto de boquilla están configuradas para dar lugar a etapas de atomización primera, segunda y tercera que se producen respectivamente en la subcámara trasera, la subcámara delantera y en el conducto de salida.

Description

DESCRIPCIÓN

BOQUILLA SUPERSÓNICA PARA DESCONTAMINACIÓN Y/O DESINFECCIÓN

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a aparatos y métodos utilizados con fines de descontaminación y desinfección.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La atomización de un líquido en gotas finas tiene una gran cantidad de aplicaciones industriales que incluyen, por ejemplo, humedecer, pintar, inyectar, limpiar, recubrir, lubricar, controlar el polvo, humidificar, proteger contra incendios, enfriar sólidos, enfriar, lavar y acondicionar gases, aplicar recubrimientos y para descontaminar, capturar o tomar muestras de partículas suspendidas en el aire, incluidos, por ejemplo, humo, virus y esporas.

El tamaño de las gotas, la geometría y la dinámica del flujo y la distribución espacial son esenciales para propósitos particulares como son la descontaminación de partículas transportadas por el aire de tamaño micrométrico y submicrométrico o para el muestreo de aerosoles. Por ejemplo, la solicitud de patente U.S. con número de serie 17/687,066 describe un método y un aparato para capturar y muestrear partículas suspendidas en el aire usando un chorro de niebla. También, como ejemplo, la descontaminación del aire basada en el uso de chorros de niebla generados con boquillas fue descrita por Pérez-Diaz et al. en 2019 “Descontaminación de partículas Diesel del aire mediante el uso del sistema Counterfog®. Calidad del Aire, Atmósfera y Salud. 12. 10.1007/s11869-018-00656-7”. En esta aplicación particular el tamaño de las gotas condiciona la efectividad. Solo las gotas más pequeñas que las partículas en el aire pueden colapsar y agregarse a ellas. Por lo tanto, para eliminar las partículas más finas en el aire de menos de una micra, es necesario generar chorros de niebla hechos de gotas del orden de las partículas en el aire o más pequeñas. Por ejemplo, el SARS-Cov-2 tiene un diámetro de alrededor de 125 nm y las esporas de Ántrax tienen un diámetro de alrededor de 800 nm.

Existe actualmente una variedad de diseños y tamaños de boquillas para producir pequeñas gotas finas. En las boquillas de presión directa, el fluido se rompe (atomiza) en pequeñas gotas por impacto en una superficie o por la gran fuerza de corte causada por el fluido que pasa a través de un orificio con una forma específica, como en la publicación U.S. No. 2006/0196967 A1. La energía requerida para la atomización proviene de la energía del propio fluido.

Por el contrario, las boquillas atomizadoras basadas en la mezcla de dos fluidos, aire (u otro gas) y líquido, representan una opción más eficiente, ya que su funcionamiento se basa en la velocidad y el gradiente de presión entre el gas a alta velocidad y un líquido inyectado o aspirado (efecto Venturi) a baja velocidad y baja presión. Estas diferentes velocidades relativas entre las fases líquida y gaseosa son clave para atomizar medios viscosos a bajas presiones. Esto significa que la energía requerida para la atomización es independiente de la presión del fluido, lo que permite una atomización fina a bajas presiones de fluido. Sin embargo, la producción de gotas finas a partir de líquidos mediante la mezcla de gas y líquido en una boquilla implica un fenómeno complejo que aún no se comprende por completo. Esta falta de conocimiento ha impedido una optimización eficiente del tamaño de las gotas y la velocidad de salida. Los patrones uniformes de aerosol de alta velocidad no se pueden lograr con el estado actual de la técnica. En general, los dispositivos actuales pueden producir pequeñas gotas solo a baja velocidad de descarga. Por lo tanto, demostraron sufrir deriva y, en consecuencia, son ineficaces para la mayoría de las aplicaciones.

En los últimos años, se han propuesto mejoras en la eficiencia de atomización mediante el uso de geometrías de Laval como enseñan Zhang T et al. en "Supersonic antigravity aerodynamic atomization dusting nozzle based on the Laval nozzle and probe jet. J Braz Soc Mech Sci Eng 2020; 42: 335”. Este perfil dedicado (llamado perfil Laval), ampliamente utilizado en toberas para motores de cohetes, acelera de régimen subsónico a supersónico un flujo de gas a través de una garganta que comunica la entrada convergente con la salida divergente. Su uso presenta serias limitaciones porque el líquido no puede llegar a la región supersónica y no puede combinarse con el aire supersónico de manera óptima como explicó Cavaliere P. en 2015 en "Cold spray coating technology for metallic components repairing. through-life engineering services. Springer International Publishing, Berlin. DOI:10.1007/978-3-319-121116_11”. En consecuencia, la mezcla aire-agua sólo se realiza en la salida divergente (proceso de expansión) y siempre fuera de la boquilla. Cualquier proceso de expansión implica una caída de temperatura, cualquier líquido, en estas condiciones, aumenta su tensión superficial por lo que la atomización se vuelve ineficiente.

Existen alternativas para mitigar esta restricción que intentan una preatomización parcial previa a la entrada convergente antes de alcanzar velocidades supersónicas, por ejemplo, mediante el uso de geometrías anulares/coaxiales en la descarga de líquido y aire, como se describe en las patentes U.S. números 5,520,331 y 3,534,909. Otra alternativa es el uso de agujas vibratorias ultrasónicas como explicaron en 2011 Hong et al. en "Resonant behaviors of ultrasonic gas atomization nozzle with zero mass-flux jet actuator. J Shanghai Univ (English Edition) 15(3):166-172”. Sin embargo, como las alternativas de pre-atomización no son perfectas, la ineficiente distribución del tamaño de gota con gotas grandes genera fuertes desaceleraciones y un flujo de descarga no uniforme tanto en velocidad como en distribución espacial que, en cualquier caso, no alcanza tamaños nanométricos y es demasiado grande para ser considerado como una distribución de aerosol.

Los resultados de estas soluciones parciales no son suficientemente eficientes debido a la complejidad de la propia solución, la compleja fabricación de la boquilla, como enseñan Cai et al. en "Optimum end milling tool path and machining parameters for micro-Laval nozzle manufacturing. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 231.

10.1177/0954405415608601” o el consumo de energía adicional en caso de utilizar la preatomización ultrasónica. La generación de aerosoles a altas velocidades de descarga sigue siendo un verdadero desafío en la actualidad.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

En el presente documento se describen boquillas que resuelven los problemas discutidos anteriormente por medio de una mezcla eficiente de un gas (por ejemplo, aire) y un líquido (por ejemplo, agua) lograda por medio de etapas de atomización primera, segunda y tercera. La primera etapa de atomización ocurre en una subcámara trasera de la boquilla y la segunda etapa de atomización ocurre en una subcámara frontal de la boquilla. Las subcámaras delantera y trasera están separadas por un miembro divisor. El miembro divisor incluye dos o más conductos de fluido que se extienden a lo largo de toda la longitud axial del miembro divisor, los dos o más conductos de fluido proporcionan una comunicación fluida entre las subcámaras delantera y trasera. De acuerdo con una realización, en la primera etapa de atomización, la subcámara trasera se usa para mezclar un flujo axial de agua a baja presión con el aire procedente de la subcámara delantera, creando una distribución de neblina, niebla o aerosol (esto es, gotas de agua suspendidas en el aire) en la subcámara trasera. El aire procedente de la subcámara delantera entra en la subcámara trasera a través de uno o más primeros pasos de fluido situados en el miembro divisor. La segunda etapa de atomización involucra una neblina/niebla generada en la subcámara trasera que se introduce en la subcámara delantera por uno o más segundos conductos de fluido en el miembro divisor y atomiza aún más el líquido en la neblina/niebla entrante para crear una nueva distribución de gotas más finas mediante el uso de un aire presurizado supersónico que fluye hacia la subcámara frontal. El alto gradiente de velocidades asociado a un frente de flujo supersónico rompe muy eficientemente las gotas de líquido. Finalmente, la fina neblina/neblina producida en la subcámara frontal durante la segunda etapa de atomización es acelerada a velocidades supersónicas en la tercera etapa de atomización por medio de un conducto de salida de boquilla estrecho que tiene un diámetro de salida igual o inferior a la mitad de su longitud. (Esto evita la necesidad de aplicar geometrías de Laval). Como resultado, se eyecta desde la boquilla un cono de expansión de niebla supersónico en general uniforme antideriva y en general uniforme con la capacidad de suprimir aerosoles químicos, biológicos, nucleares y radiológicos (QBRN) del aire externo a la boquilla. “Antideriva” significa que el cono de expansión de aerosol supersónico creado en la salida de la boquilla tiene una inercia que no se ve afectada fácilmente por las corrientes de de aire externas a la boquilla.

En los ejemplos proporcionados en este documento, el miembro divisor es un disco. Sin embargo, se aprecia que el miembro divisor no necesita tener una forma cilíndrica. También se contemplan formas rectangulares y de otro tipo. El miembro divisor solo necesita facilitar el flujo entre las subcámaras delantera y trasera, como se describe en el presente documento, para que las etapas de atomización primera, segunda y tercera se lleven a cabo con un flujo de gas designado (p. ej., aire) y un flujo de líquido designado (p. ej., agua) respectivamente en las subcámaras delantera y trasera.

Como se describirá con más detalle a continuación, según algunas implementaciones, el miembro divisor es un disco ranurado que incluye ranuras formadas en una pared circunferencial exterior del disco, extendiéndose las ranuras completamente a lo largo de la longitud axial del disco para comunicar fluidamente las subcámaras delantera y trasera entre sí. En lugar de las ranuras o junto con ellas, el miembro divisor (por ejemplo, el disco) puede incluir orificios pasantes ubicados cerca de un borde periférico del disco a través de los cuales se comunican las subcámaras delantera y trasera. En el contexto de la presente descripción, "ubicado cerca de un borde periférico" significa que los orificios pasantes están ubicados más cerca del borde periférico del disco que del centro axial del disco.

De acuerdo con algunas implementaciones, la posición axial del miembro divisor dentro de la boquilla se puede ajustar para alterar el volumen de las subcámaras delantera y trasera con el fin de alterar el chorro producido en la salida de la boquilla 100.

El uso de discos ranurados como piezas internas en boquillas atomizadoras es bien conocido. Se encuentran ejemplos en las patentes U.S. números 5,692,682 y 7,611,080 y en las publicaciones U.S. números 2003/0146301 A1 y US2015/0028132 A1. Todos ellos con la función de inducir un espín o componente tangencial añadido a la velocidad axial de un líquido, un gas o una mezcla de ambos. Estos discos ranurados o remolinos necesitan un diámetro relativamente grande para añadir una componente tangencial (momento de inercia) no despreciable en comparación con la axial. La patente U.S. número 7,243,861 B2 es una solicitud de ejemplo a este respecto. Describe una parte divergente, un disco de un diámetro que ocupa entre 5 mm y 10 mm con pasos oblicuos y/o en forma de porciones helicoidales con un "área total" "de entre unos 3 mm2 y unos 15 mm2 para inducir la rotación en el agua.

En el caso de boquillas atomizadoras basadas en descargas supersónicas, el uso de discos ranurados inductores de giro no tiene sentido, todo el giro inducido se cancela en el proceso de aceleración a velocidades supersónicas (pues predomina la componente axial). La presente invención puede emplear un disco ranurado de menor diámetro que el utilizado en el presente estado de la técnica por la razón de que no se requiere un componente tangencial en la impulsión del fluido. Por ejemplo, pueden usarse discos ranurados de menos de 5 mm de diámetro con hendiduras helicoidales de menos de 3 mm2 de sección transversal. Una de las funciones principales del disco ranurado de la presente invención es modificar el volumen de las subcámaras delantera y trasera permitiendo la interconexión entre ellas para optimizar la distribución del tamaño de las gotas de aerosoles supersónicos descargados al medio ambiente.

Las boquillas utilizadas para la descontaminación o desinfección pueden contaminarse por contacto con el ambiente contaminado, particularmente con el aire. El cono de expansión de aerosol supersónico antideriva creado mediante el uso de las boquillas supersónicas descritas aquí disminuye o elimina el flujo de contaminantes hacia el interior de la boquilla.

Estas y otras ventajas y características se harán evidentes a la vista de los dibujos y la descripción detallada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1.- Ilustra una vista lateral en sección transversal de una boquilla supersónica según una implementación.

Figura 2.- Ilustra la boquilla supersónica de la fig. 1 con el miembro divisor ubicado en una posición axial diferente.

Figura 3A.- Es una vista de un miembro divisor según una realización.

Figura 3B.- Es una vista de un miembro divisor según otra realización.

Figura 4.- Ilustra ejemplos de líneas de flujo de aire comprimido y niebla en las subcámaras, ranuras de disco y salida de la boquilla supersónica de la FIG. 1.

Figura 5.- Es un gráfico en escala de grises que ilustra una magnitud de ejemplo de la velocidad del fluido en las subcámaras, las ranuras del disco y la boca de salida de la boquilla supersónica de la FIG. 1. La escala se ajusta para que las regiones supersónicas se representen aproximadamente en blanco.

Figura 6.- Es una vista lateral en sección transversal de una realización de un conjunto de boquilla.

DESCRIPCIÓN DETALLADA (REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN)

Una boquilla supersónica según una realización comprende una cámara de atomización 1 (que puede perforarse como un orificio cilindrico) con un miembro divisor 2 insertado en ella que divide la cámara de atomización en una subcámara delantera 1a y una subcámara trasera 1b. En los ejemplos proporcionados aquí, el miembro divisor 2 es un disco como se muestra en las Figs. 3A y 3B. Como se ha explicado anteriormente, no es necesario que el miembro divisor 2 tenga forma cilíndrica. También se contemplan formas rectangulares y de otro tipo. El miembro divisor 2 solo necesita facilitar el flujo entre las subcámaras delantera y trasera 1a y 1b como se describe aquí para que las etapas de atomización primera, segunda y tercera tengan lugar con un flujo designado de gas (por ejemplo, aire) y un flujo designado del líquido (por ejemplo, agua) se suministra respectivamente a las subcámaras delantera y trasera. En la implementación de la fig. 3A, el miembro divisor 2 es un disco ranurado que incluye ranuras/ranuras 21a y 21b formadas en una pared circunferencial exterior 2b del disco, las ranuras/ranuras se extienden completamente a lo largo de la longitud axial del disco para comunicar de manera fluida la parte delantera y trasera sub -cámaras entre sí. En lugar de, o junto con el uso de ranuras/ranuras, el miembro divisor 2 (por ejemplo, el disco) puede incluir orificios pasantes 21c y 21d ubicados cerca de un borde periférico 2c del disco 2, como se muestra en la FIG. 3B por donde se comunican las subcámaras delantera y trasera.

Según una realización, la subcámara delantera 1a está provista de un conducto de entrada de aire comprimido lateral estrecho 3 que se abre en la subcámara delantera. El conducto de entrada de aire 3 tiene un diámetro D1 sustancialmente menor que su longitud L1. Según algunas realizaciones, el conducto de entrada de aire 3 es cilíndrico y tiene un diámetro D1 que es igual o menor que la mitad de su longitud L1. Según algunas realizaciones, D1 oscila entre 0.3 mm y 1.1 mm y L1 oscila entre 2.0 mm y 4.5 mm. Según algunas realizaciones, el conducto de entrada de aire 3 tiene un eje longitudinal central "LA" que está dispuesto perpendicularmente al eje de la boquilla "NA". Según otras realizaciones (no mostradas), el conducto de entrada de aire 3 tiene un eje longitudinal central "LA" que está dispuesto de forma oblicua al eje de la boquilla "NA". La subcámara frontal 1a también se comunica fluidamente con un conducto de salida estrecho 4 que sale al exterior. Al igual que el conducto de entrada de aire 3, el conducto de salida estrecho 4 también tiene un diámetro sustancialmente menor que su longitud. Además, el diámetro del conducto de salida estrecho 4 es mayor que el diámetro del conducto de entrada de aire 3. Según algunas realizaciones, el conducto de salida 4 es cilíndrico y tiene un diámetro D2 igual o inferior a la mitad de su longitud L2. La sección transversal del conducto de salida estrecho 4 es mayor que la sección transversal del conducto de entrada de aire 3 para hacer que el aire comprimido tenga una primera expansión al entrar en la subcámara frontal 1a y una segunda expansión al salir del conducto de salida estrecho 4. Además, se proporciona una presión de aire (normalmente entre 4 y 12 bares) para generar una primera y una segunda descarga supersónica: la primera descarga supersónica se produce en la salida del conducto de entrada de aire 3 hacia la subcámara delantera 1a y la segunda descarga supersónica se produce desde la subcámara delantera 1a hacia fuera a través del conducto de salida estrecho 4. Típicamente, la presión cae de 1 a 2 bares en la primera descarga supersónica desde el conducto de entrada de aire 3 hacia la subcámara frontal 1a, mientras que la presión cae hasta casi la presión atmosférica en la segunda descarga supersónica desde la subcámara frontal 1a hacia fuera a través del conducto de salida estrecho 4, generando un chorro de niebla. Según algunas realizaciones, D2 oscila entre 0.5 mm y 1.5 mm y L2 oscila entre 0.6 mm y 4.0 mm. De acuerdo con algunas implementaciones, la relación D2/D1 está en un rango de 0.8 a 1.4.

La boquilla 100 está configurada de tal manera que cuando se suministra aire comprimido 40 a la subcámara delantera, el aire comprimido penetra parcialmente desde la subcámara delantera 1a a la subcámara trasera 1b a través de una o más primeras ranuras 21a (y/o primeros agujeros 21c) y vuelve a la subcámara delantera 1b de vuelta a través de una o más segundas ranuras 21b (y/o segundos agujeros 21d). Según una realización, el disco 2 incluye sólo dos ranuras (o dos agujeros), una primera ranura 21a (o agujero 21c) a través de la cual el aire/gas presurizado 41 pasa de la subcámara delantera 1a a la subcámara trasera y una segunda ranura 21b (o agujero 21d) a través de la cual una niebla 42 generada en la subcámara trasera 1b pasa a la subcámara delantera 1a. Normalmente, el flujo de aire supersónico 43 que llega a la subcámara delantera desde el conducto de entrada de aire 3 choca con una pared 24 de la subcámara delantera 1a. De acuerdo con algunas implementaciones, la pared 24 está situada frente al lugar de entrada del flujo de aire supersónico (es decir, en la salida del conducto de entrada de aire 3). Como se ilustra en la FIG. 4, la colisión hace que una primera parte del flujo de aire supersónico 43a se dirija en una primera dirección axial A1 hacia el disco 2 y hace que una segunda parte del flujo de aire supersónico 43b se dirija en una segunda dirección axial A2 hacia una porción del extremo delantero de la subcámara delantera 1a. Con referencia continua a la FIG. 4, al menos una parte del aire dirigido A1 penetra a través de una o más primeras ranuras 21a (o uno o más primeros agujeros 21c) del disco 2 en la subcámara trasera 1b donde se mezcla con un líquido (por ejemplo, agua) para producir una niebla que migra hacia y fluye a través de una o más segundas ranuras 21b (o uno o más segundos agujeros 21d) en la subcámara delantera 1a.

La subcámara trasera 1b está provista de una entrada de líquido 6 que suministra líquido a una presión superior a la atmosférica para ser atomizado por el flujo de aire 44 en la subcámara trasera 1b. En la subcámara trasera 1b se consigue una primera atomización cuando el líquido se mezcla con el flujo de aire en ella. El número y el tamaño de las gotas de líquido generadas en la subcámara trasera 1b estarán condicionados por el diámetro de la entrada de líquido 6, la presión de suministro del líquido en la entrada de líquido 6 y la cantidad de flujo de aire en la subcámara trasera 1b. Según una realización, el diámetro de las gotas de líquido en la subcámara trasera es de entre 0,5 y 1 mm (cuando se atomiza). El flujo de aire en la subcámara trasera 1b es sustancialmente más lento que el flujo de aire supersónico en la subcámara delantera 1a y puede ser alterado/ajustado moviendo la ubicación axial del disco 2 a lo largo de la cámara 1. A modo de ejemplo, las FIGS. 1 y 2 muestran el disco 2 en diferentes ubicaciones axiales. El flujo de aire también puede ser alterado/sintonizado cambiando el número de ranuras o agujeros, cambiando la geometría o el tamaño de las ranuras o agujeros, o cambiando su orientación (por ejemplo, inclinando las ranuras o los agujeros).

La neblina ó niebla 42 generada en la subcámara trasera 1b fluye hacia la subcámara delantera 1a a través de una o más segundas ranuras 21b (o uno o más segundos agujeros 21d). Esta niebla es arrastrada a la subcámara delantera 1a por el flujo de aire supersónico procedente del conducto de entrada de aire 3 y rompe (o más exactamente, hace estallar) las gotas de líquido en gotas mucho más pequeñas. Esto provoca una segunda atomización de las gotas de líquido que homogeneiza las propiedades de la niebla 45 a su paso por el estrecho conducto de salida de la boquilla 4, y por tanto homogeneiza las propiedades del chorro de niebla producido a la salida de la boquilla. Esta segunda atomización es tan eficaz que se pueden generar gotas de líquido en la salida de la boquilla con diámetros tan pequeños como unas decenas de nanómetros (por ejemplo, de 40 a 50 nanómetros).

La boquilla puede funcionar en un segundo modo para proporcionar gotas de agua más grandes en la niebla que se genera a la salida de la boquilla 100. En algunos casos esto puede ser ventajoso, como cuando es necesario cubrir una superficie con gotas de agua. Según una realización, esto puede lograrse aumentando la presión del líquido y el flujo a través de la entrada de líquido 6 para provocar un llenado de la subcámara trasera 1b con el líquido. Cuando se opera en el segundo modo, el líquido en la subcámara trasera 1b fluye a través de algunas o todas las pluralidades de ranuras y/o agujeros del disco 2 hacia la subcámara delantera 1a para ser atomizado en ella por el flujo de aire supersónico que entra en la subcámara delantera a través de la entrada de aire comprimido 3. Según algunas realizaciones, cuando la boquilla funciona en el primer modo descrito anteriormente, se suministra un líquido (por ejemplo, agua) a través de la entrada de líquido 6 a una presión de 1 a 2 bar. Según algunas realizaciones, el cambio al segundo modo puede producirse aumentando la presión del líquido/agua en la entrada de líquido 6. De acuerdo con algunas realizaciones, el cambio de funcionamiento del primer modo al segundo modo se produce cuando el líquido/agua en la entrada de líquido 6 alcanza una presión de entre unos 4 bar y unos 10 bar.

Volviendo a la FIG. 6, según algunas implementaciones las boquillas supersónicas divulgadas y contempladas en el presente documento pueden residir dentro de una carcasa 7 que puede ser fácilmente asida y manipulada por un usuario. Según algunas realizaciones, la boquilla incluye un tapón 8 fijado a un extremo delantero de la carcasa 7. Según algunas realizaciones, la carcasa 7 y el tapón 8 están unidos por una conexión roscada. De acuerdo con algunas realizaciones, el tapón 8 tiene una cara frontal que es sustancialmente plana y a ras con un borde frontal de la carcasa 7. Esta disposición plana/enrasada facilita la limpieza y descontaminación de la superficie exterior de la boquilla después de su uso.

Según algunas realizaciones, la cara frontal del tapón 8 dispone de rebajes dispuestos de forma hexagonal o cuadrada para facilitar el uso de una llave de tubo para apretar el tapón 8 en la carcasa 7.

Según algunas realizaciones, la subcámara delantera 1a está delimitada por una cara posterior del tapón 8. Según algunas realizaciones, el conducto de salida estrecho 4 está dispuesto entre un orificio interno cilíndrico o cónico 20 y una boca de salida cónica 5. Según algunas realizaciones, el conducto de salida estrecho 4 comprende un orificio perforado en la cara frontal del tapón 8 y la boca de salida 5 y el orificio 20 respectivamente situados en una cara frontal y una cara posterior del tapón están alineados axialmente. La configuración de la boca de salida cónica 5 determina la geometría del chorro de niebla que sale de la boquilla.

Según algunas realizaciones, una parte de la boquilla incluye un orificio radial 9 a través del cual se suministra aire comprimido al conducto de entrada de aire 3. Según algunas realizaciones, el orificio radial 9 tiene un área de sección transversal mayor que el área de sección transversal del conducto de entrada de aire 3, de modo que el aire comprimido que fluye a través del orificio radial fluye subsónicamente. Según algunas realizaciones, cada uno de los orificios radiales 9 y el conducto de entrada de aire 3 es cilíndrico y el orificio radial tiene un diámetro mayor que el diámetro del conducto de entrada de aire. Según una realización, el conducto de entrada de aire 3 tiene un diámetro de 0,65 mm y produce un flujo supersónico de aproximadamente 1.500 metros/segundo cuando se suministra aire comprimido al conducto de entrada de aire a 10 bares. Según esta realización, cuando el diámetro del orificio radial 9 es de 2,5 mm, el aire comprimido fluye subsónicamente a través del orificio radial a una velocidad inferior a 100 metros/segundo.

De acuerdo con algunas implementaciones, un pasaje de aire axial 10 también está perforado en la cara posterior del tapón 8 que conecta con el agujero radial 9 para que el aire comprimido pueda fluir a través de cada uno de ellos de forma subsónica. Según algunas realizaciones, se puede seleccionar el mismo diámetro tanto para el orificio radial 9 como para el orificio axial 10.

Un conjunto de orificios de rosca hembra 11 abiertos a la cara posterior del tapón 8 se proporcionan de acuerdo con la práctica habitual en ingeniería mecánica para fijar una pieza de conexión 12 al tapón 8. Esta parte de conector 12 está provista de un orificio de rosca hembra estandarizado 13 donde se dispone un conector rápido estándar 14 para proporcionar una conexión de fluido con una tubería flexible 15, como se muestra en la FIG. 6. Según algunas realizaciones, la entrada de líquido 6 está perforada en la cara frontal de la parte de conector 12 para permitir el flujo de líquido desde la tubería flexible 15 a la subcámara trasera 1b. En dicha realización, una cara frontal 12a de la parte de conector 12 delimita parcialmente la subcámara trasera 1b actuando como una pared trasera de la subcámara trasera. Como se muestra en la FIG. 1, la parte conectora 12 puede incluir un conducto de aire 17 que está en comunicación fluida con el paso de aire 10. Según algunas realizaciones, la parte del conector 12 es una estructura monolítica que incluye tanto un conducto de líquido como un conducto de aire/gas. Una junta tórica o junta 16 dispuesta entre la parte de conector 12 y el tapón 8 proporciona un sello hermético entre ellos.

Continuando con la referencia a la FIG. 6, según algunas realizaciones la carcasa 7 está provista de un orificio roscado 71 en su cara posterior donde se enrosca un accesorio conector externo 19 que proporciona una conexión de fluido a un conducto radialmente más externo 31 de una manguera coaxial 30. La tubería flexible 15 pasa a través de un orificio 191 en el accesorio de conexión externo 19 y constituye el conducto radialmente más interno de la manguera coaxial 30. El líquido se suministra a través de la tubería flexible 15 mientras que el aire comprimido se suministra a través del espacio libre entre la tubería flexible 15 y la manguera más externa 31 o el agujero 191. La sección transversal total de dicha holgura entre la tubería flexible 15 y el conducto más externo 31 o el orificio 191 es preferiblemente lo suficientemente grande como para hacer que el aire comprimido fluya a una velocidad subsónica con una baja caída de presión. La manguera coaxial 30 es flexible y lo suficientemente larga como para permitir al usuario manipular la carcasa 7 para dirigir la salida de la boquilla hacia cualquier lugar de descontaminación o desinfección deseado.

Según algunas realizaciones, un racor en "T" 32 está previsto para unir un conducto de alimentación de líquido 33 y un conducto de alimentación de aire comprimido 34. La tubería flexible 15 pasa a través de un orificio 351 en un accesorio conector externo 35 conectado a una primera rama 321 del accesorio "T" 32, para finalmente conectarse con un conector rápido estándar 36 atornillado internamente a la rosca de una segunda rama 322 del accesorio "T" 32. Un accesorio de conexión de líquido 37, atornillado externamente a la rosca de la segunda rama 322 del accesorio en "T" 32, está conectado a la línea de suministro de líquido 33, dispuesta de manera que el líquido se suministra a la tubería flexible 15. Además, un accesorio de conexión de aire comprimido 38 está conectado a una tercera rama 323 del accesorio en "T" 32 para proporcionar aire comprimido desde la línea de suministro de aire comprimido 34.

Es importante señalar que el funcionamiento de la boquilla 100 no se limita en modo alguno a un sistema de suministro de líquido y gas como el descrito en los tres párrafos anteriores. Cualquier sistema de suministro de gas y líquido puede utilizarse junto con la boquilla 100, siempre y cuando la consecución de las etapas de atomización primera, segunda y tercera, tal como se divulga en el presente documento, sea capaz de cumplirse cuando la boquilla 100 funciona en el primer modo.

Se han divulgado y descrito aquí implementaciones ejemplares. Sin embargo, debe apreciarse que la presente invención no debe interpretarse como limitada a estos ejemplos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de boquilla que comprende:

un conducto de salida que evacúa al medio ambiente;

una subcámara trasera;

una entrada de líquido que se abre a la subcámara trasera;

una subcámara delantera en comunicación fluida tanto con el conducto de salida como con la subcámara trasera;

un miembro divisor dispuesto entre las subcámaras frontal y trasera, el miembro divisor incluye al menos un primer y un segundo conductos de fluido, estando configurado el primer conducto de fluido para transportar aire desde la subcámara frontal a la subcámara trasera, el segundo conducto de fluido estando configurado el paso para transportar una primera niebla que comprende una mezcla de aire y líquido desde la subcámara trasera a la subcámara delantera; y

un conducto de entrada de aire configurado para suministrar una corriente de aire supersónica presurizada a la subcámara frontal, teniendo el conducto de entrada de aire una salida que da a una pared de la subcámara frontal, estando configurados el conducto de entrada de aire y la subcámara frontal de tal que al introducir aire presurizado en el conducto de entrada de aire, la corriente de aire supersónico presurizado generada golpea la pared de la subcámara delantera y se divide en una primera y una segunda corrientes de aire que fluyen en las respectivas direcciones primera y segunda, siendo la primera dirección hacia el conducto de salida, siendo la segunda dirección hacia el primer paso de fluido del miembro divisor, el primer paso de fluido configurado para permitir que el aire en la segunda corriente de aire avance hacia la subcámara trasera.

2. El conjunto de boquilla según la reivindicación 1, en el que el conducto de salida, la subcámara trasera, la entrada de líquido, la subcámara delantera, el miembro divisor y el conducto de entrada de aire están configurados de tal manera que cuando se introduce aire a presión en el conducto de entrada de aire y se introduce líquido en la entrada de líquido, se produce una primera atomización del líquido en la subcámara trasera por el aire que entra en la subcámara trasera.

3. El conjunto de boquilla según la reivindicación 2, en el que la primera atomización del líquido en la subcámara trasera crea la primera niebla en la subcámara trasera, el conducto de salida, la subcámara trasera, la entrada de líquido, la subcámara delantera , el miembro divisor y el conducto de entrada de aire están configurados de tal manera que después de que el aire presurizado se introduce en el conducto de entrada de aire y el líquido se introduce en la entrada de líquido, la primera niebla fluye a través del segundo paso de fluido del miembro divisor en el subcámara frontal y una segunda atomización del líquido en la primera niebla es causada por la corriente de aire supersónico presurizado para crear una segunda niebla dentro de la subcámara frontal.

4. El conjunto de boquilla según la reivindicación 3, en el que el conducto de salida, la subcámara trasera, la entrada de líquido, la subcámara delantera, el miembro divisor y el conducto de entrada de aire están configurados de manera que después de introducir el aire presurizado en la conducto de entrada de aire y de introducir el líquido en la entrada de líquido, la segunda niebla producida en la subcámara frontal se acelera a velocidades supersónicas en el conducto de salida de la boquilla.

5. La boquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto de entrada de aire es cilíndrico y tiene un diámetro y una longitud, siendo el diámetro del conducto de entrada de aire igual o inferior a la mitad de la longitud del conducto de entrada de aire.

6. La boquilla según la reivindicación 1, en la que el conducto de salida es cilíndrico y tiene un diámetro y una longitud, siendo el diámetro del conducto de salida igual o inferior a la mitad de la longitud del conducto de salida.

7. La boquilla de conformidad con la reivindicación 1, en donde el conducto de entrada de aire tiene una primera área de sección transversal y el conducto de salida tiene una segunda área de sección transversal, siendo la segunda área de sección transversal mayor que la primera área de sección transversal.

8. La boquilla según la reivindicación 1, en la que los pasos de fluido primero y segundo del miembro divisor comprenden respectivamente un primer surco axial y un segundo surco axial formados en una pared exterior del miembro divisor.

9. La boquilla según la reivindicación 1, en la que los pasos de fluido primero y segundo del miembro divisor comprenden respectivamente un primer orificio pasante axial y un segundo orificio pasante axial.

10. El conjunto de boquilla según la reivindicación 1, en el que el miembro divisor tiene forma de disco.

11. El conjunto de boquilla según la reivindicación 1, en el que el miembro divisor es capaz de asumir múltiples posiciones axiales con el fin de alterar el volumen de las subcámaras delantera y trasera.

12. El conjunto de boquilla según la reivindicación 1, que comprende además un orificio radial a través del cual el aire presurizado se entrega al conducto de entrada de aire, teniendo el orificio radial un primer diámetro, teniendo el conducto de entrada de aire un segundo diámetro menor que el primer diámetro.

13. El conjunto de boquilla de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la subcámara frontal está delimitada por una cara posterior de un tapón, extendiéndose el conducto de salida a través de una parte del tapón.

14. El conjunto de boquilla de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además un mango que puede ser manipulado por un usuario, estando el tapón unido a un extremo frontal del mango, una cara frontal del tapón y el extremo frontal del mango estando al ras con unos y otros.

15. El conjunto de boquilla según la reivindicación 14, en el que el tapón y el mango están unidos mediante una conexión roscada.

16. El conjunto de boquilla de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el conducto de salida está dispuesto entre un orificio en forma de cono y una boca de salida cónica que están formados cada uno en el tapón, teniendo cada uno de los orificios en forma de cono y la boca de salida cónica un orificio central eje que están alineados axialmente.

17. El conjunto de boquilla de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una parte conectora a través de la cual se suministran el aire y el líquido a presión, teniendo la parte conectora un primer conducto en comunicación fluida con la entrada de líquido y un segundo conducto en comunicación fluida con la entrada de aire. conducto.

18. El conjunto de boquilla según la reivindicación 17, en el que la parte conectora es una estructura monolítica.

19. El conjunto de boquilla de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además una parte conectora a través de la cual se suministran el aire y el líquido a presión, la parte conectora tiene un primer conducto en comunicación fluida con la entrada de líquido y un segundo conducto en comunicación fluida con la entrada de aire. conducto, estando acoplada la parte conectora al enchufe mediante un conector rápido.

20. El conjunto de boquilla según la reivindicación 17, que comprende además una manguera coaxial flexible acoplada a la parte del conector, la manguera coaxial tiene un conducto interno y un conducto externo que rodea el conducto interno, estando uno de los conductos interno y externo en comunicación fluida con el primer conducto de la parte conectora, estando el otro de los conductos interior y exterior en comunicación fluida con el segundo conducto de la parte conectora.