Un aparato para el tratamiento de fluidos, que incluye: ella; una bomba (7),

que incluye una entrada acoplada con una fuente de fluido y una salida de un alojamiento (9), que incluye un conjunto (10) de boquilla de vórtice en el mismo, en el que el conjunto de boquilla de vórtice comprende una primera boquilla de vórtice (27) situada dentro del alojamiento en relación enfrentada a una segunda boquilla de vórtice (28) también colocada dentro del alojamiento; y un bastidor (6), que soporta al alojamiento; en el que el aparato comprende: un colector (8), acoplado a la salida de la bomba y al alojamiento, el colector recibe un flujo de fluido de la bomba y divide el flujo del fluido en flujos de fluido primero y segundo entregados al alojamiento; una primera cavidad (40) que rodea la primera boquilla de vórtice y configurada para recibir el primer flujo de fluido, en el que la primera boquilla de vórtice recibe fluido del primer flujo de fluido e imparte un giro al fluido, creando con ello un primer flujo de fluido giratorio; y una segunda cavidad (41) que rodea la segunda boquilla de vórtice y configurada para recibir el segundo flujo de fluido, en el que la segunda boquilla de vórtice recibe fluido del segundo flujo de fluido e imparte un giro al fluido, creando con ello un segundo flujo de fluido giratorio;

REFERENCIA CRUZADA CON UNA SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud Nº 09/899.467, que se presentó EL 5 de julio 2001.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 5

1. Ámbito de la Invención

La presente invención se refiere a un método y un aparato para el tratamiento de fluidos y, más particularmente, pero no a modo de limitación, a un sistema mejorado de entrega de fluidos para el transporte de un fluido a un conjunto de boquilla de vórtice ubicado en el mismo.

2. Descripción de la Técnica Relacionada 10

La patente de EE.UU. Nº 4.261.521 describe un conjunto de boquilla de vórtice construido con un par de boquillas de vórtice colocadas dentro de un alojamiento en relación enfrentada. El alojamiento mantiene la alineación axial de las boquillas y sus salidas de boquilla respectivas y, además, introduce el fluido en las boquillas de vórtice. El fluido entra en un tubo interior de vórtice que se estrecha de cada boquilla de vórtice a través de una abertura redonda y recta tangente a una cavidad toroidal. La 15 cavidad toroidal está junto a un extremo largo del tubo cónico que se estrecha de vórtice, que es normal al eje de la boquilla. El fluido sale de esta sección toroidal y avanza en espiral hacia fuera hacia una salida de la boquilla a medida que entra más fluido de manera continua por la abertura. La transición desde la forma toroidal a la forma cónica es crítica. Si el borde interior del cono es tangente a la parte exterior del toroide, el líquido sale con demasiada rapidez para formar una cobertura completa del interior del tubo de 20 vórtice. Por el contrario, si el borde interior del cono se inicia en el cuadrante inferior del toroide, el fluido que sale interfiere con el flujo entrante y produce mucha turbulencia.

A medida que el fluido se obliga en espiral afuera de cada tubo de vórtice, la energía centrífuga aplana una sección circular de fluido contra el lateral del tubo de vórtice que se estrecha. Esta acción acelera el fluido a medida que se sale en espiral hacia la salida, creando un vacío en la cámara del 25 tubo de vórtice. Cuando el fluido sale de las paredes del tubo de vórtice, acelera radialmente formando un cono hueco de fluido. El cono hueco de fluido desde una boquilla de vórtice impacta con el cono hueco de fluido de otra boquilla de vórtice dentro del alojamiento, lo que forma una cámara cerrada revestida de líquido. Esta cámara cerrada desarrolla un vacío considerable debido al vacío causado por la energía centrífuga del vórtice. La energía del impacto de los dos conos huecos de fluido en presencia de este 30 sustancial vacío efectúa cambios en el fluido.

Es deseable y beneficioso que el fluido forme una película uniforme y delgada, exponiendo de ese modo la máxima cantidad de la superficie del fluido al efecto de la cámara de vórtice. Además, esta película delgada de líquido se convierte en la pared interior de líquido de la cámara de reacción del vórtice. Si el fluido no se distribuye uniformemente por las paredes del tubo que se estrecha de vórtice 35 cuando sale de la boquilla, se desarrollará una inestabilidad en el patrón de impacto entre las dos boquillas que conducirá a una ineficiencia en el funcionamiento de la boquilla. Estas irregularidades en la distribución del fluido son inherentes cuando se comienza con una única sección transversal circular de fluido que entra normalmente al eje de la boquilla y se intenta desarrollar ese fluido en una sección anular uniforme de película delgada. 40

El aumento de la longitud del tubo de vórtice ayuda al desarrollo uniforme de la película al permitir que el fluido desarrolle durante más tiempo un patrón de flujo estable; por desgracia, la longitud adicional aumenta en gran medida las pérdidas por fricción. Estas pérdidas por fricción disminuyen la energía de impacto cuando chocan los dos conos huecos de fluido que salen de las boquillas, limitando con ello la eficacia de la boquilla. La longitud añadida también disminuye la energía centrífuga disponible, 45 ya que la longitud se debe agregar el extremo largo del tubo de vórtice. Esto hace que la sección toroidal sea mayor y disminuye la velocidad de giro para una velocidad de entrada determinada.

La patente de EE.UU. Nº 5.435.913, añade otro tubo de vórtice en línea para cada boquilla para eliminar una abertura de entrada singular. Esto tiene un efecto alto beneficioso, particularmente cuando los tubos de vórtice emparejados son del tamaño adecuado y se colocan relativamente entre sí. 50 Sin embargo, puede resultar difícil el adecuado dimensionado y posicionamiento de los pares de boquillas de diseño en tándem. Se deben determinar con cuidado los tamaños y emplazamientos relativos ya que los tubos de vórtice pueden interferirse en vez de potenciarse mutuamente.

El documento US 4.957.626 describe un aparato y un método para el tratamiento de agua en máquinas expendedoras de bebidas y de hielo consistentes en la agitación vigorosa de líquido mediante dos boquillas de vórtice opuestas y el paso de un líquido a través de un campo magnético.

El documento EE.UU. 5.318.702 describe un método y un aparato para el tratamiento de agua y otros líquidos por eliminación de minerales de los gases disueltos y arrastrados. Esto se logra 5 mediante el uso de una unidad de boquilla de vórtice que colisiona con un par de corrientes de fluido permitiendo que los gases se escapen y los minerales se aglomeren.

En consecuencia, hay una gran sensación de necesidad de un mejor sistema de entrega de fluidos para el transporte de un fluido a un conjunto de boquilla de vórtice alojado en el mismo. El sistema mejorado de entrega de fluido transporta fluido de manera más eficiente para permitir un espesor de 10 película más uniforme en una boquilla de vórtice individual del conjunto de boquilla de vórtice. El sistema mejorado de entrega de fluido proporciona además una mayor libertad de diseño de aplicación, pero con una disposición menos complicada ya que se lleva a cabo con el diseño de boquilla ya sea individual o en tándem.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN 15

De acuerdo con la presente invención, un aparato para el tratamiento de fluidos incluye una bomba, un alojamiento que incluye una primera boquilla de vórtice situada en relación enfrentada a una segunda boquilla de vórtice, y un colector que entrega un flujo de fluido desde la bomba y al alojamiento. La bomba incluye una entrada acoplada con una fuente de fluido y una salida acoplada con el colector. La bomba se encuentra en un soporte de bomba adaptado para permitir el movimiento hacia atrás y 20 pivotante fundamental de la bomba. Además, la bomba puede orientarse verticalmente para permitir la puesta en etapas de rodetes de bomba. Un bastidor que soporta el alojamiento también soporta la bomba para evitar cargar la bomba al conectar con tuberías la fuente de fluido a la bomba.

El colector recibe un flujo de fluido desde la bomba y divide el flujo de fluido en un primer flujo de fluido y un segundo flujo de fluido. En consecuencia, el colector incluye una entrada acoplada con 25 la salida de la bomba, y un divisor de flujo acoplado con la entrada que en realidad divide el flujo de fluido en el primer flujo de fluido y el segundo flujo de fluido. El colector incluye además un primer codo acoplado al divisor de flujo y un acoplamiento acoplado con el primer codo, por lo que el primer codo y el primer acoplamiento facilitan la entrega del primer flujo de fluido al alojamiento. El colector incluye también un segundo codo acoplado al divisor de flujo y un segundo acoplamiento acoplado con el 30 segundo codo, por lo que el segundo codo y el segundo acoplamiento facilitan la entrega del segundo flujo de fluido al alojamiento.

El alojamiento incluye una primera entrada que recibe el primer flujo de fluido y una segunda entrada que recibe el segundo flujo de fluido. El alojamiento define una primera cavidad que entrega el primer flujo de fluido a la primera boquilla de vórtice de tal manera que la primera boquilla de 35 vórtice recibe fluido en ella y le imparte giro al fluido, creando con ello un primer flujo de fluido giratorio. Similarmente, el alojamiento define una segunda cavidad que entrega el segundo flujo de fluido a la segunda boquilla de vórtice de tal manera que la segunda boquilla de vórtice recibe fluido en ella y le imparte giro al fluido, creando con ello un segundo flujo de fluido giratorio. Las boquillas de vórtice primera y segunda y el alojamiento definen una cámara de colisión,...

1. Un aparato para el tratamiento de fluidos, que incluye:

una bomba (7), que incluye una entrada acoplada con una fuente de fluido y una salida de ella;

un alojamiento (9), que incluye un conjunto (10) de boquilla de vórtice en el mismo, en el 5 que el conjunto de boquilla de vórtice comprende una primera boquilla de vórtice (27) situada dentro del alojamiento en relación enfrentada a una segunda boquilla de vórtice (28) también colocada dentro del alojamiento; y

un bastidor (6), que soporta al alojamiento;

en el que el aparato comprende: 10

un colector (8), acoplado a la salida de la bomba y al alojamiento, el colector recibe un flujo de fluido de la bomba y divide el flujo del fluido en flujos de fluido primero y segundo entregados al alojamiento;

una primera cavidad (40) que rodea la primera boquilla de vórtice y configurada para recibir el primer flujo de fluido, en el que la primera boquilla de vórtice 15 recibe fluido del primer flujo de fluido e imparte un giro al fluido, creando con ello un primer flujo de fluido giratorio; y

una segunda cavidad (41) que rodea la segunda boquilla de vórtice y configurada para recibir el segundo flujo de fluido, en el que la segunda boquilla de vórtice recibe fluido del segundo flujo de fluido e imparte un giro al fluido, creando con ello un 20 segundo flujo de fluido giratorio;

2. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el aparato comprende un soporte (70) de bomba que soporta la bomba en él.

3. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el soporte de bomba es más largo que la bomba de manera que un motor de bomba de la bomba puede deslizarse a lo 25 largo del soporte de bomba cuando se suelta de un alojamiento de bomba de la bomba.

4. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el soporte de bomba es más largo que la bomba de manera que un motor de bomba de la bomba puede girarse en el soporte de bomba cuando se suelta de un alojamiento de bomba de la bomba.

5. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la bomba se 30 orienta verticalmente para permitir la colocación en etapas de rodetes de bomba.

6. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el bastidor soporta la bomba de manera que el peso de las tuberías que conectan la fuente de fluido a la bomba no descansa en la bomba.

7. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el aparato 35 comprende unos cojinetes (73) entre el bastidor y el alojamiento para evitar la transmisión de ruido desde el alojamiento al bastidor.

8. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el colector comprende una entrada y un divisor de flujo (13), y en el que el divisor de flujo es en forma de Y para proporcionar una transición más suave del flujo de fluido desde la entrada del colector al primer flujo de 40 fluido y el segundo flujo de fluido.

9. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el colector comprende un divisor de flujo (13) y un primer codo (14), y en el que el primer codo se acopla con el divisor de flujo y se adapta para recibir el primer flujo de fluido.

10. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el colector 45 comprende un segundo codo (15) acoplado con el divisor de flujo y está adaptado para recibir el segundo flujo de fluido.

11. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 9 en el que el colector comprende un primer acoplamiento (80) acoplado con el primer codo, y por el que el primer acoplamiento recibe el primer flujo de fluido y entrega el primer flujo de fluido al alojamiento. 50

12. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el primer acoplamiento es flexible para reducir la transmisión de sonido desde el colector al alojamiento.

13. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el colector comprende un segundo acoplamiento (81) acoplado con el segundo codo, y por el que el segundo acoplamiento recibe el segundo flujo de fluido y entrega el segundo flujo de fluido al alojamiento. 5

14. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el segundo acoplamiento es flexible para reducir la transmisión de sonido desde el colector al alojamiento.

15. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alojamiento incluye una primera entrada que recibe el primer flujo de fluido y una segunda entrada que recibe el segundo flujo de fluido. 10

16. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la colocación en el alojamiento de la primera boquilla de vórtice en relación enfrentada a la segunda boquilla de vórtice define una cámara de colisión (89), en la que se produce el choque del primer flujo de fluido giratorio con el segundo flujo de fluido giratorio y en la que la cámara de colisión se comunica con un salida del alojamiento. 15

17. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la salida del alojamiento se encuentra por encima de la cámara de colisión para mantener una situación de inundación dentro de la cámara de colisión.

18. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 16, en la que la salida del alojamiento comprende un codo que cambia de dirección en horizontal el flujo de fluido desde la cámara 20 de colisión.

19. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alojamiento incluye una abertura que permite la medición del vacío dentro del conjunto de boquilla de vórtice.

20. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el 25 alojamiento incluye un retén de accionamiento propio situado sobre la abertura, y por el que el retén de accionamiento propio facilita la colocación de un extremo de un conducto en una cavidad del conjunto de boquilla de vórtice.

21. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el retén de accionamiento propio es un retén de guía que encaja en la abertura. 30

22. El aparato según la reivindicación 1, en el que el aparato comprende un armario que se puede colocar sobre la bomba, el alojamiento, el colector y el bastidor.

23. El aparato para el tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 22, en el que el armario incluye una pared de sonido que reduce el ruido creado por el fluido en movimiento dentro del colector y el alojamiento. 35

24. Un método de tratamiento de un fluido, que incluye:

la colocación de una primera boquilla de vórtice (27) en relación enfrentada a una segunda boquilla de vórtice (28); comprendiendo el método:

proporcionar un flujo de fluido desde una fuente de fluido;

introducir el flujo de fluido en un colector (8) que divide el flujo de fluido en un 40 primer flujo de fluido y un segundo flujo fluido;

introducir el primer flujo de fluido en una cavidad que rodea la primera boquilla de vórtice (27);

introducir fluido del primer flujo de fluido en la primera boquilla de vórtice para crear un primer flujo de fluido giratorio; 45

introducir el segundo flujo de fluido en una cavidad que rodea la segunda boquilla de vórtice (28);

introducir fluido del segundo flujo de fluido en la segunda boquilla de vórtice para crear un segundo flujo de fluido giratorio; y

afectar al primer flujo de fluido giratorio con el segundo flujo de fluido giratorio en una cámara de colisión (89).

25. El método de tratamiento de un fluido de acuerdo con la reivindicación 24, en el que el método comprende sacar fluido de la cámara de colisión a través de una salida situada por encima de la cámara de colisión. 5

26. El método de tratamiento de un fluido de acuerdo con la reivindicación 24, en el que el colector incluye un divisor de flujo en forma de Y (13) para proporcionar una transición más suave del flujo de fluido hacia el primer flujo de fluido y el segundo flujo de fluido.

27. El método de tratamiento de un fluido de acuerdo con la reivindicación 26, en el que el colector incluye unos acoplamientos (80, 81) que son flexibles para proporcionar amortiguación del sonido. 10