Un sistema de tratamiento de fluidos (5) que comprende:

una bomba (7);

un alojamiento de boquilla de torbellino que comprende:

una primera boquilla de torbellino (27); y una segunda boquilla de torbellino (28) opuesta a la primera boquilla de torbellino;

un colector (8) para recibir fluido de la bomba (7) y dirigirlo a las boquillas (27, 28); y un bastidor (6);

caracterizado porque la bomba (7), el alojamiento de la boquilla de torbellino, y el colector (8) están montados en el bastidor (6);

caracterizado además porque la primera boquilla de torbellino (27) está configurada para crear un primer flujo de fluido giratorio y la segunda boquilla de torbellino (2) está configurada para crear un segundo flujo de fluido giratorio;

el alojamiento de la boquilla de torbellino comprende una primera cavidad (40) que rodea una porción de la primera boquilla de torbellino (27), y una segunda cavidad (41) que rodea una porción de la segunda boquilla de torbellino (28); y al menos una de la primera boquilla de torbellino (27) y la segunda boquilla de torbellino (28) comprende:

un pasaje abocinado (31); y dos o más puertos (37) separados radialmente en una porción abocinada del pasaje abocinado (31), en el que los dos o más puertos (37) separados radialmente son tangenciales al pasaje abocinado (31) y entran en el pasaje abocinado (31) en un ángulo sustancialmente igual al abocinado del pasaje abocinado (31), en el que los dos o más puertos (37) separados radialmente en el pasaje abocinado (31) están configurados para introducir fluido de una de las cavidades (40, 41) circundantes al interior del pasaje abocinado (31).

Aparato para el tratamiento de fluidos.

Campo técnico La presente invención se refiere a un sistema de tratamiento de fluidos y, más concretamente, a un conjunto de boquilla de torbellino que incluye boquillas de torbellino mejoradas.

Antecedentes de la invención

La patente norteamericana nº 4.261.521 divulga un conjunto de boquilla de torbellino construido con una pareja de boquillas de torbellino situadas dentro de un alojamiento en relación de oposición. El alojamiento mantiene los alineamientos axiales de las boquillas y sus salidas de boquilla respectivas y, además, introduce fluido en las boquillas de torbellino. El fluido entra en un tubo de torbellino interior abocinado de cada boquilla de torbellino a través de un puerto recto, redondeado, tangente a una cavidad toroidal. La cavidad toroidal es contigua a un extremo grande del tubo de torbellino cónico, abocinado, que es perpendicular al eje de la boquilla. El fluido sale de esta sección toroidal y progresa en espiral hacia fuera hacia una salida de la boquilla a medida que entra continuamente más fluido en el puerto. La transición de la forma toroidal a la forma cónica es crítica. Si el borde interior del cono es tangente al exterior del toroide, el fluido sale demasiado rápido para formar una cobertura completa del interior del tubo de torbellino. Por el contrario, si el borde interior del cono comienza en el cuadrante inferior del toro, el fluido de salida interfiere con el flujo de entrada y provoca mucha turbulencia.

A medida que el fluido es forzado en espiral hacia fuera de cada tubo de torbellino, la energía centrífuga aplana una sección circular de fluido contra el lado del tubo de torbellino abocinado. Esta acción acelera el fluido a medida que se acelera hacia la salida, creando un vacío dentro de la cámara del tubo de torbellino. Cuando el fluido abandona las paredes del tubo de torbellino, se acelera radialmente formando un cono de fluido hueco. El cono de fluido hueco de una boquilla de torbellino impacta con el cono de fluido hueco de la otra boquilla de torbellino dentro del alojamiento, lo que forma una cámara cerrada, recubierta de líquido. Esta cámara cerrada desarrolla un vacío sustancial debido al vacío provocado por la energía centrífuga del vórtice. La energía del impacto de los dos conos de fluido huecos en presencia de este vacío sustancial efectúa cambios en el fluido.

Es deseable y beneficioso que el fluido forme una película uniforme y delgada, exponiendo así la máxima cantidad del área superficial del fluido al efecto de la cámara de torbellino. Adicionalmente, esta película delgada de fluido se convierte en la pared interior líquida de la cámara de reacción de torbellino. Si el fluido no está distribuido uniformemente a lo largo de las paredes del tubo de torbellino abocinado cuando abandona la boquilla, se desarrollarán inestabilidades en el patrón de impacto entre las dos boquillas, lo que conduce a ineficiencias en el funcionamiento de la boquilla. Estas irregularidades en la distribución de fluido son inherentes cuando se comienza con una sección transversal de fluido circular, única, que entra perpendicularmente al eje de la boquilla y se intenta desarrollar ese fluido en una sección anular de película delgada, uniforme.

Aumentar la longitud del tubo de torbellino contribuye al desarrollo de una película uniforme al permitir que el fluido tenga más tiempo para desarrollar un patrón de flujo estable; desafortunadamente, la longitud adicional aumenta enormemente las pérdidas de fricción. Estas pérdidas de fricción disminuyen la energía de impacto cuando los dos conos de fluido huecos que abandonan las boquillas colisionan, limitando así la eficiencia de la boquilla. La longitud añadida disminuye asimismo la energía centrífuga disponible, ya que la longitud debe ser añadida en el extremo grande del tubo de torbellino. Esto hace que la sección toroidal sea mayor y disminuye la velocidad de giro para una velocidad de entrada dada.

La patente norteamericana nº 5.435.913 añade a cada boquilla otro tubo de torbellino en línea para eliminar un puerto de entrada singular. Esto tiene algún efecto beneficioso, concretamente cuando la pareja de tubos de torbellino se dimensionan y ubican adecuadamente relativamente entre sí. Sin embargo, dimensionar y ubicar adecuadamente la pareja de boquillas diseñadas en tándem puede ser un desafío. Se debe determinar cuidadosamente los tamaños y ubicaciones relativos ya que el tubo de torbellino puede interferir en lugar de amplificarse entre sí.

El documento WO90/00526 describe un procedimiento para producir agua desagregada. El agua desagregada se consigue empleando un molino coloidal con boquillas de torbellino ubicadas de modo opuesto, empleadas en un sistema de bucle cerrado para desagregar agua. La entrada de agua se divide en dos corrientes en el molino coloidal, fluyendo cada corriente dentro de unas boquillas de torbellino a través de un puerto. Se hace referencia adicional al documento EP 0124493 A2.

Por consiguiente, existe la necesidad largamente experimentada de un conjunto de boquilla de torbellino que proporcionara un espesor de película más uniforme en la boquilla de torbellino y permitiera una mayor latitud de diseño de aplicación, pero con una disposición menos complicada de la que se había alcanzado bien con los diseños de entrada única o de boquilla en tándem.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema de tratamiento de fluidos, de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye un conjunto de boquilla de torbellino. El conjunto de boquilla de torbellino incluye una primera boquilla de torbellino que incluye un pasaje a través de la misma y un puerto o puertos que introducen un primer flujo de fluido en el pasaje. La primera boquilla de torbellino imparte un giro al primer flujo de fluido, creando así un primer flujo de fluido girado. El conjunto de boquilla de torbellino incluye además una segunda boquilla de torbellino situada en una relación de oposición con relación a la primera boquilla de torbellino. La segunda boquilla de torbellino incluye un pasaje a través de la misma y un puerto o puertos que introducen un segundo flujo de fluido en el pasaje. La segunda boquilla de torbellino imparte un giro al segundo flujo de fluido, creando así un segundo flujo de fluido girado, que colisiona con el primer flujo de fluido girado. Al menos un segmento del pasaje para cada boquilla de torbellino está abocinado, y el puerto o puertos son tangenciales al abocinado del pasaje y entran en el pasaje en un ángulo sustancialmente igual al ángulo del abocinado del pasaje.

En un modo de realización, el sistema de tratamiento de fluidos comprende: una bomba;

dos boquillas de torbellino opuestas; un colector para recibir fluido de la bomba y dirigirlo hacia las boquillas; y un bastidor, en el que la bomba, boquillas y colector se montan sobre el bastidor.

El colector puede comprender dos codos, y cada uno de los codos puede comprender dos empalmes de codos. En un modo de realización adicional, el sistema de tratamiento de fluidos comprende:

una bomba; dos boquillas de torbellino opuestas; y un colector para recibir fluido de la bomba y dirigirlo hacia las boquillas, en el que el colector comprende dos codos, y cada uno de los codos comprende dos empalmes de codos. El sistema puede comprender además un bastidor sobre el cual se montan las boquillas, bomba y colector.

Una boquilla de torbellino de la invención puede comprender: y un tapón terminal unido al cuerpo de boquilla. El pasaje es un pasaje abocinado. El pasaje abocinado incluye un lado de entrada y un lado de salida. El lado de entrada del pasaje abocinado incluye un abocinado en un ángulo sustancialmente igual al ángulo del abocinado del pasaje abocinado. 30 Cada uno de la pluralidad de puertos es tangencial al pasaje abocinado.

Cada uno de la pluralidad de puertos entra en el pasaje abocinado en un ángulo sustancialmente igual al ángulo del abocinado del pasaje abocinado. El área en sección transversal de cada uno de la pluralidad de puertos puede ser inferior al área en sección transversal del lado de entrada del pasaje abocinado.

La pluralidad de puertos puede estar espaciada radialmente alrededor del cuerpo de boquilla de modo sustancialmente igual. La pluralidad de puertos puede ser de forma sustancialmente trapezoidal. El tapón terminal puede incluir una cara interior que tiene un abocinado en un ángulo sustancialmente igual al ángulo del... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de tratamiento de fluidos (5) que comprende:

una bomba (7) ;

un alojamiento de boquilla de torbellino que comprende:

una primera boquilla de torbellino (27) ; y una segunda boquilla de torbellino (28) opuesta a la primera boquilla de torbellino;

un colector (8) para recibir fluido de la bomba (7) y dirigirlo a las boquillas (27, 28) ; y un bastidor (6) ;

caracterizado porque la bomba (7) , el alojamiento de la boquilla de torbellino, y el colector (8) están montados en el bastidor (6) ;

caracterizado además porque la primera boquilla de torbellino (27) está configurada para crear un primer flujo de fluido giratorio y la segunda boquilla de torbellino (2) está configurada para crear un segundo flujo de fluido giratorio;

el alojamiento de la boquilla de torbellino comprende una primera cavidad (40) que rodea una porción de la primera boquilla de torbellino (27) , y una segunda cavidad (41) que rodea una porción de la segunda boquilla de torbellino (28) ; y al menos una de la primera boquilla de torbellino (27) y la segunda boquilla de torbellino (28) comprende:

un pasaje abocinado (31) ; y dos o más puertos (37) separados radialmente en una porción abocinada del pasaje abocinado (31) , en el que los dos o más puertos (37) separados radialmente son tangenciales al pasaje abocinado (31) y entran en el pasaje abocinado (31) en un ángulo sustancialmente igual al abocinado del pasaje abocinado (31) , en el que los dos o más puertos (37) separados radialmente en el pasaje abocinado (31) están configurados para introducir fluido de una de las cavidades (40, 41) circundantes al interior del pasaje abocinado (31) .

2. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, en el que la bomba (7) , el alojamiento de la boquilla de torbellino, y el colector (8) están montados al bastidor de tal modo que el alojamiento de la boquilla de torbellino está por encima del colector y el colector está por encima de la bomba.

3. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, en el que el área en sección transversal de los dos o más puertos es inferior al área en sección transversal de un lado de entrada (32) del pasaje abocinado (31) .

4. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, en el que al menos una de la primera boquilla de torbellino (27) o la segunda boquilla de torbellino (28) comprende un tapón terminal (30) , en el que el tapón terminal

(30) comprende una protuberancia cónica (42) que se extiende axialmente en el interior del pasaje abocinado (31) de la boquilla de torbellino y está adaptada para ajustar componentes del vector de fuerza del flujo de fluido que entra en el pasaje (31) .

5. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 4, en el que aumentar el tamaño de la protuberancia (42) disminuye el volumen en el pasaje abocinado (31) que puede ser llenado con fluido y aumenta el vacío de modo que dota al flujo de fluido giratorio en la boquilla de torbellino de componentes del vector de fuerzas más hacia abajo y hacia fuera.

6. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 4, en el que la protuberancia (42) comprende un pasaje

(43) a través de la protuberancia (42) , el sistema de tratamiento de fluidos comprende además un conducto (45) acoplado en comunicación fluida con el pasaje (43) a través de la protuberancia, en el que el conducto (45) está configurado para permitir mediciones de vacío en el pasaje abocinado (31) .

7. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, en el que al menos una de las boquillas de torbellino comprende un tapón terminal (30) que incluye una cara interna que tiene un abocinado en un ángulo igual al ángulo del abocinado del pasaje abocinado (31) .

8. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, caracterizado además porque los dos o más puertos

(37) separados radialmente introducen un flujo de fluido en el pasaje abocinado (31) de tal modo que una porción del fluido fluye tanto tangencial como perpendicularmente al pasaje abocinado (31) .

9. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, en el que los dos o más puertos (37) separados radialmente son de forma trapezoidal.

10. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, que comprende además una salida (23) por encima de 5 una ubicación de choque del primer flujo de fluido giratorio con el segundo flujo de fluido giratorio.

11. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 1, caracterizado además porque el colector (8) comprende:

un desviador (13) configurado para dividir fluido recibido de la bomba en un primer flujo de fluido y un segundo flujo de fluido, desviador (13) que está separado y espaciado del alojamiento de la boquilla de torbellino; y dos codos (14, 15) opuestos acoplados al desviador (13) , uno de los codos (14, 15) opuestos configurado para recibir el primer flujo de fluido y dirigir el primer flujo de fluido a una de las boquillas de torbellino (27, 28) opuesta, y el otro de los codos (14, 15) opuestos configurado para recibir el segundo flujo de fluido y dirigir el segundo flujo de fluido a la otra de las boquillas de torbellino (27, 28) opuesta.

12. El sistema (5) de acuerdo con la reivindicación 11, en el que cada uno de los codos (14, 15) comprende dos 15 empalmes de codo (16, 17, 18, 19) .

13. El sistema de tratamiento de fluidos de la reivindicación 11, en el que el desviador (13) está configurado para desviar el primer flujo de fluido en una dirección que es perpendicular al flujo de fluido recibido en el desviador y para desviar el segundo flujo de fluido en una dirección que es perpendicular al flujo de fluido recibido en el desviador y opuesto al primer flujo de fluido, en el que uno de los codos opuestos está configurado para invertir el primer flujo de fluido para dirigir el primer flujo de fluido al interior de una porción terminal del alojamiento, y en el que el otro de los codos opuestos está configurado para invertir el segundo flujo de fluido para dirigir el segundo flujo de fluido al interior de la otra porción terminal del alojamiento.