APARATO PARA ATOMIZACIÓN Y FILTRACIÓN DE LÍQUIDO.

La presente invención se refiere en general a un aparato de atomización y se refiere particularmente, aunque no exclusivamente, a un atomizador para nebulización, dispositivos de filtración y/o tratamiento de líquido. Antecedentes de la invención Hay dos clases de atomizadores de tipo malla: malla vibratoria y malla estática. Los atomizadores de malla vibratoria de interés se describen en, por ejemplo, las patentes de EE.UU. nos. 4.533.082 y 5.152.456. Estos producen una corriente de gotitas de líquido al hacer vibrar una membrana perforada (malla) que tiene su cara interna en contacto con líquido de manera que las gotitas son expulsadas desde los agujeros de la membrana en cada ciclo de vibración. El tamaño de las gotitas producidas depende del tamaño de los agujeros. La membrana se activa mediante unos medios de vibración conectados al alojamiento del dispositivo. Los atomizadores de este tipo necesitan que los medios entreguen líquido a la malla e incluyen un dispositivo adicional para la vibración de la malla. Estos atomizadores de malla vibratoria tienen problemas con las obstrucciones y la desinfección. Los nebulizadores de malla estática aplican una fuerza en el líquido para empujarlo a través de una malla estática. En modelos anteriores el líquido se suministra mediante una bomba de presión o similar La patente de EE.UU. 6.651.650 describe este tipo de atomizador. El dispositivo tiene un mecanismo de nebulización ultrasónica que incluye un elemento piezoeléctrico, una trompeta de paso y una malla. La parte inferior de la trompeta de paso está en contacto con el líquido que va a ser atomizado. Este líquido se suministra a la malla a través del agujero en la trompeta de paso, que funciona como una bomba de ultrasonidos. El líquido que va a ser atomizado es emitido por los agujeros de la malla hacia la salida de emisión de aerosol. El deterioro de la malla debido a la obstrucción, por ejemplo, partículas en suspensión, es una causa de preocupación en los atomizadores tanto vibratorios como estáticos. Otros problemas de esta técnica anterior incluyen: baja tasa de entrega y volumen limitado, que limita esta tecnología principalmente a las aplicaciones médicas. La mayoría de atomizadores de tipo de malla necesitan mecanismos de suministro para entregar líquido desde un recipiente a la malla. Además, todos los atomizadores de tipo malla plantean dificultades importantes con la limpieza y la desinfección. El documento DE-A-10032809 describe un cabezal de atomizador de agua que comprende un recipiente para contener agua, un oscilador acústico y una rejilla separadora. El documento DE-A-3434111 describe un cabezal atomizador de líquido que comprende un transductor ultrasónico integrado en un recipiente, un líquido de transmisión separado del líquido que va a ser atomizado por una membrana en forma de cono y una rejilla por encima del líquido que va a ser atomizado. La presente invención busca proporcionar un aparato atomizador mejorado. Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato atomizador como se define en la reivindicación 1 más adelante. Preferiblemente, el aparato aumenta la eficiencia de las tasas de entrega en aerosol con el fin de permitir que esta tecnología sea utilizada en aplicaciones industriales, incluyendo el filtrado de agua. Preferiblemente, el aparato minimiza o evita la obstrucción de la malla. Preferiblemente, el aparato proporciona un atomizador de diseño simplificado que no requiere de medios de accionamiento específicos para la entrega del líquido a la malla. Preferiblemente, el aparato proporciona un efecto de auto-limpieza regular de la malla. Preferiblemente, el aparato es de un diseño mejorado para permitir la fácil desinfección de la malla. Preferiblemente, el aparato proporciona una mayor eficiencia debido a los mecanismos de atomización dual (en el chorro y a través de la malla). Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 muestra un dispositivo de la técnica anterior con un chorro producido mediante enfoque de energía ultrasónica. La Fig. 2 muestra una malla que obstruye un chorro de líquido de acuerdo con una realización de la presente invención; La Fig. 3 muestra la malla de la Fig. 2, acoplada con una faja tubular, sumergida por debajo de la superficie del líquido que va a ser atomizado. 2   La Fig. 4 muestra el chorro de la Fig. 2 entrando en un "extensor de zona focal" La Fig. 5 muestra el diseño de la Fig.4 con el nivel de líquido subido por encima del punto focal. La Fig. 6 es un soporte de tipo de dos compartimientos del líquido que va a ser atomizado. La Fig. 7 es un concepto de diseño de atomizador para la desinfección, La Fig. 8 es otro atomizador de concepto para la desinfección, La Fig. 9 es un concepto de doble atomización. Descripción detallada de la invención La presente invención, en la realización preferida, presenta un nuevo concepto de atomización de tipo malla que cumple con todos estos objetivos. El concepto emplea el líquido que va a ser atomizado como el principal medio de transmisión/portador que permite que la energía acústica sea concentrada sobre o hacia la malla. Por lo tanto, al ser altamente energizado, el líquido aquí se hace cargo de muchas funciones útiles, que en la técnica anterior requería sub-sistemas adicionales exclusivos. Sin embargo, la principal función del líquido es la de servir como una parte integral del sistema de enfoque que elimina la necesidad de un determinado concentrador acústico sólido y por lo tanto reduce las pérdidas y aumenta la eficiencia de la atomización. Este concepto puede utilizar cualquier tipo existente de tecnología que realice un enfoque de ultrasonidos, lo que resulta en una formación de chorro, pero preferiblemente uno con el transductor ultrasónico cóncavo. De este modo, la colocación de la malla en las proximidades de la zona focal es la idea principal de por lo menos una realización de la presente invención. La idea de inmediato presenta una gran cantidad de oportunidades para controlar el proceso de atomización, tales como: regulación de la posición de la malla por encima o por debajo de la zona focal, mantenimiento del nivel de líquido por encima o por debajo de la zona focal, etc. La combinación de estas nuevas oportunidades con las ya existentes, tales como la intensidad de ultrasonidos, por ejemplo, tiene como resultado la capacidad para estabilizar los umbrales y otros parámetros de atomización que, a su vez, se traduce en la eliminación de los efectos no deseados, por ejemplo la obstrucción o la caída del nivel de líquido, etc. Es importante entender la diferencia entre la atomización puramente ultrasónica y la de tipo malla. En los atomizadores de tipo malla el tamaño de las partículas depende principalmente de la abertura de los agujeros de la malla. En atomizadores ultrasónicos del tamaño de las partículas depende principalmente de la frecuencia ultrasónica ya que el aerosol se produce por la explosión de las burbujas de cavitación causada por la onda que se produce en la zona de contacto líquido-aire. En general, las diversas realizaciones de la presente invención pueden producir una mezcla variable y controlable de los dos tipos de aerosoles. En los casos en que el aerosol de tipo malla es preferible, la posición de la malla en relación con la zona focal juega un papel importante. Debido a que las burbujas de cavitación tienen una alta impedancia a la energía acústica, la malla debe ser instalada en la parte del chorro en la que no se crea el aerosol debido a las burbujas de cavitación. Si se necesitan los dos tipos de atomización, el primero debe ser atomización ultrasónica. En este caso, la parte no atomizada del chorro debe ser dirigida a la malla para una atomización adicional. Todo lo anterior se ilustra con detallen en las figuras 1-9. La Fig. 1 es el diseño conocido de la técnica anterior que comprende un transductor ultrasónico cóncavo 1 (que también forma una parte del recipiente de líquido, también designado por el mismo número 1) que emite ultrasonidos que crean un chorro 2 del líquido 3 que va a ser atomizado con niveles relativamente bajos de potencia de radiación. Cuando la malla 4 se coloca en el chorro 2, se emite una niebla muy densa 5 desde la superficie superior de la malla (Fig. 2), si la intensidad ultrasónica está por encima del umbral de la producción aerosol, la malla 4, encerrada en una faja 6 y se sumerge por debajo del nivel del líquido, todavía puede producir aerosol (Fig. 3). También puede haber algunas ventajas en la colocación de la malla por encima de la zona focal. Esto se logra mediante el uso de una característica, que puede ser descrita como un extensor 7 de zona focal (Fig. 4), diseñado en forma de cilindro, cono o de otra forma. Debe ser de un material rígido, con alta impedancia acústica... [Seguir leyendo]

un recipiente que se adapta para contener un líquido (3) que va a ser atomizado, parte del recipiente forma un transductor ultrasónico; un generador eléctrico (19) que se acopla funcionalmente con el transductor ultrasónico (1) y se dispone para hacer que dicho transductor ultrasónico (1) oscile; una malla (4); caracterizado porque el transductor ultrasónico (1) es cóncavo para transmitir energía al líquido (3) en una zona focal, y porque la malla (4) se dispone adyacente al recipiente en la zona focal para el contacto con el líquido (3) que por lo menos en parte pasa a través de la malla (4) y se atomiza. 2. Un aparato de atomización según la reivindicación 1, en el que la frecuencia de resonancia de la malla (4) es sustancialmente la misma que la del transductor ultrasónico (1). 3. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el transductor cóncavo (1) se diseña para hacer que el líquido (3) forme un chorro (2) del líquido (3) que hace contacto con la malla (4). 4. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la malla (4) se sumerge o hace contacto con la superficie del líquido (3), contenido en el recipiente y la energía acústica es suficiente para emitir el líquido atomizado (3) a través de la malla (4). 5. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende también un extensor (7) de zona focal que es alargado con un extremo situado adyacente o sumergido en el líquido (3), contenido en el recipiente. 6. Un aparato de atomización según la reivindicación 5, en el que el extensor (7) de la zona focal incluye un tubo. 7. Un aparato de atomización según la reivindicación 6 cuando es dependiente de las reivindicaciones 5 y 3, en el que el tubo forma una cubierta sobre el chorro (2) de líquido con un extremo distal del tubo que se acopla acústicamente a la malla (4) a través de una región distal del chorro. 8. Un aparato de atomización según la reivindicación 7, en el que el extremo distal del tubo se acopla acústicamente al chorro (2) de líquido en una posición en la que la energía acústica supera un umbral de energía requerida para emitir el líquido (3) a través de la malla (4). 9. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un compartimiento conectado al recipiente y que se adapta para contener un medio de transmisión acústica (8) que está separado del líquido (3) para ser atomizado por el recipiente que se construye de un material acústicamente transparente. 10. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una cámara de atomización (10) acoplada funcionalmente al recipiente para captar líquido atomizado. 11. Un aparato de atomización según la reivindicación 10, que comprende también unos medios para mover la malla (4) con relación a la cámara de atomización (10) 12. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en el que la cámara de atomización (10) incluye una tapa (11) que rodea a la malla (4). 13. Un aparato de atomización según la reivindicación 12, en el que la tapa (11) incluye una abertura que se expone al ambiente para la expulsión del líquido atomizado. 14. Un aparato de atomización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un filtro eléctrico (20) acoplado funcionalmente a unos medios acústicamente sensibles (22) para filtrar una señal de referencia de un espectro de señal acústica, el filtro eléctrico (20) también se acopla a un detector (21), una salida del mismo se acopla al generador eléctrico (19) que recibe la señal de referencia del filtro eléctrico (20) para el control automático de frecuencia. 6   7