MEZCLADOR ESTÁTICO, PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACIÓN Y DISPOSICIÓN MEZCLADORA.

Mezclador estático (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) para mezclar al menos una corriente de fluido a través de una sección transversal de circulación en un tramo de tubo (101),

con almas (13; 43; 53; 63; 73) que se extienden transversalmente con respecto al sentido de circulación, y con elementos guía (14; 24; 34; 44; 54; 64; 74b) inclinados con respecto al sentido de circulación que parten de dichas almas, estando configurado el mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) en una sola pieza, en forma de escudilla, con una zona de fondo (11) y una zona de pared lateral (12) que se extiende en el sentido de circulación, estando configurados las almas (13; 43; 53; 63; 73), la zona marginal (17) y los elementos guía (14; 24; 34; 44; 54; 64; 74a, 74b) en una sola pieza partiendo de la zona de fondo (11), caracterizado porque respectivamente varios elementos guía (14; 24; 34; 44; 54) están unidos con un alma (13; 43; 53; 73) a lo largo de diferentes líneas de plegado (16; 46; 56), y las líneas de plegado (16) discurren por secciones con un desplazamiento paralelo unas respecto a otras

Mezclador estático, procedimiento para su fabricación y disposición mezcladora.

La presente invención se refiere a un mezclador para mezclar al menos una corriente de fluido en un tramo de tubo. Además, la invención se refiere a una disposición mezcladora que presenta al menos dos mezcladores de este tipo, dispuestos uno detrás de otro en un tramo de tubo, y a un procedimiento para la fabricación de un mezclador de este tipo.

Los mezcladores estáticos se usan para arremolinar o mezclar entre ellas una o varias corrientes de fluido que circulan por un tramo de tubo.

El término corriente de fluido empleado aquí abarca también aquellas corrientes en las que, por ejemplo, en una corriente de fluido se transportan pequeñas gotitas o partículas.

Los mezcladores estáticos se emplean, por ejemplo, en la limpieza de gases de escape. Aquí, a una corriente de gas de escape que circula por un tramo de tubo (por ejemplo, procedente de una máquina de combustión interna) , se inyecta a través de una sonda un reactivo (por ejemplo, urea para la reducción de NOX) . A continuación, la corriente de gas de escape y el reactivo se suministran a un catalizador en el que tiene lugar la reacción deseada para el tratamiento de los gases de escape. Para que en toda la corriente de gas de escape se produzca una limpieza lo más completa y homogénea posible, la corriente de gas de escape y la corriente de reactivo se mezclan entre ellas, a ser posible completamente, antes de su entrada en el catalizador. Sólo de esta manera, es posible añadir el reactivo en la dosificación correcta y aprovechar óptimamente las superficies del catalizador para la reacción. El o los mezcladores estáticos deben mezclar entre ellas de forma homogénea la corriente de gas de escape y la corriente de reactivo en un trayecto de circulación lo más corto posible y establecer durante ello una resistencia a la circulación lo más baja posible. Además, precisamente en el sector automovilístico juegan un gran papel los gastos y, por tanto, los aspectos de la tecnología de fabricación; esto quiere decir que el mezclador estático debe poder fabricarse de la forma más económica posible.

En un mezclador estático conocido por el documento DE102006024778B3 están previstas varias capas superpuestas transversalmente con respecto al sentido de circulación, de un material de banda ondulada que forma varias celdas que pueden ser atravesadas en el sentido de circulación, estando previstas en el lado de salida (de la corriente) de las celdas unas superficies de conducción curvadas para la corriente que se extienden en el sentido de circulación y transversalmente con respecto al mismo, para que las corrientes de fluido que pasan por la celdas se mezclen y se arremolinen entre ellas.

Un mezclador estático similar está representado en la figura 11. En éste, están previstas láminas de chapa que forman celdas cruzadas en forma reticular, que pueden ser atravesadas y en cuyo lado de salida están previstas superficies guía de corriente planas, en forma de lenguas, que mezclan y arremolinan entre ellas las corrientes de fluido que pasan por las celdas reticulares. Las láminas dispuestas de forma reticular están fijadas en una sección de soporte tubular.

Ambas versiones constituyen unos mezcladores estáticos eficaces y sofisticados en cuanto a la tecnología de circulación. Sin embargo, requieren un gasto de fabricación relativamente alto y, por tanto, son caros.

Por el documento DE19741199A1 se conoce un mezclador estático de construcción sencilla, en el que una rejilla desplegada está dispuesta en la sección transversal del tubo de un canal de circulación y la circulación alrededor de las traviesas de rejilla y los puntos nodales produce remolinos y turbulencias que causan la mezcla de las corrientes de fluido. Para una mejor mezcla, una rejilla de este tipo también puede disponerse de forma inclinada con respecto al sentido de circulación. También está previsto disponer varias de tales rejillas unas detrás de otras. Sin embargo, esto puede resultar desventajoso para la circulación, ya que bajo ciertas circunstancias puede producirse una gran caída de presión en la corriente durante su paso por la disposición de rejillas desplegadas. En este caso, eventualmente quedan perturbadas demasiado las propiedades de circulación que han de estar adaptadas especialmente de forma exacta en la instalación de gas de escape de un automóvil.

Por el documento DE4313393A1 se conoce una disposición mezcladora estática en la que en filas que discurren transversalmente con respecto al sentido de circulación están dispuestos varios elementos desviadores trapezoidales. Los elementos desviadores en cada fila están inclinados paralelamente unos respecto a otros en el sentido de circulación. Están previstas filas contiguas respectivamente por pares, cuyos elementos desviadores están desplazados unos respecto a otros en el sentido longitudinal, e inclinados en sentidos opuestos. Las filas que llevan los elementos desviadores están juntadas dorso a dorso tocándose respectivamente y están montadas por pares en una rejilla de soporte. Se juntan respectivamente varias filas con elementos desviadores y elementos de rejilla de soporte formando un mezclador estático. Disposiciones mezcladores similares con almas que se extienden transversalmente con respecto al sentido de circulación y elementos desviadores dispuestos en las mismas se conocen también por el documento US5, 605, 399.

Por el documento DE3536315A1 se conoce un llamado cuerpo de torsión en el que a partir de una chapa de base dispuesta verticalmente con respecto al sentido de circulación están parcialmente punzonadas y dobladas álabes guía que sobresalen de forma helicoidal en el sentido de circulación y que adicionalmente a su sentido de circulación confieren un impulso de rotación (torsión) a los gases de escape que entran en los orificios originados. Sin embargo, los cuerpos de torsión de este tipo sólo resultan adecuados con restricciones para la mezcla de dos corrientes de gas / de fluido. El efecto ciclónico deseado eventualmente para separar partículas de cuerpos extraños que se encuentren en la corriente de fluido no causa más que una mezcla relativamente pequeña de la corriente de fluido.

Una disposición similar se conoce por el documento WO03/036056A1 en la que chapas guía orientadas en sentidos contrarios producen dos corrientes que se extienden concéntricamente una respecto a otra con una torsión antagonista lo que debe causar una mezcla de varias corrientes de fluido. Las dos versiones mencionadas en último lugar pueden fabricarse en un procedimiento de troquelado y estampado económico. Pero existen limitaciones en cuanto a la técnica de circulación, porque por las superficies perturbadoras relativamente grandes- en comparación con las superficies guía - que se extienden transversalmente con respecto al sentido de circulación puede ser considerable la caída de presión entre el lado de entrada y el lado de salida de las corrientes.

La presente invención tiene el objetivo de proporcionar un mezclador estático mejorado. Resulta deseable especialmente combinar unas buenas propiedades de mezcla, buenas condiciones de circulación y un diseño favorable a nivel de construcción y de fabricación.

Este objetivo lo cumplen el mezclador con las características de la reivindicación 1, una disposición mezcladora según la reivindicación 8 y un procedimiento para la fabricación del mezclador según la reivindicación 9.

El mezclador según la invención presenta almas que se extienden transversalmente con respecto al sentido de circulación, de los que parten elementos guía inclinados con respecto al sentido de circulación. Las almas atraviesan la sección transversal de circulación sin tocarse mutualmente y los elementos guía y almas están unidos entre ellos formando una sola pieza. Un mezclador de este tipo permite combinar una estructura sencilla con propiedades de circulación relativamente favorables y una buena característica de mezcla.

Se realiza un componente prensado, troquelado, estampado que resulta especialmente favorable en cuanto a la tecnología de fabricación y que se estabiliza adicionalmente a través de una zona de pared lateral. Se puede insertar fácilmente en un tramo de tubo correspondiente sin ladearse durante la inserción.

Un mezclador de este tipo reúne los requisitos divergentes en sí de una baja pérdida de presión durante la circulación por el mezclador, una mezcla eficaz de una corriente... [Seguir leyendo]

1. Mezclador estático (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) para mezclar al menos una corriente de fluido a través de una sección transversal de circulación en un tramo de tubo (101) , con almas (13; 43; 53; 63; 73) que se extienden transversalmente con respecto al sentido de circulación, y con elementos guía (14; 24; 34; 44; 54; 64; 74b) inclinados con respecto al sentido de circulación que parten de dichas almas, estando configurado el mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) en una sola pieza, en forma de escudilla, con una zona de fondo (11) y una zona de pared lateral (12) que se extiende en el sentido de circulación, estando configurados las almas (13; 43; 53; 63; 73) , la zona marginal (17) y los elementos guía (14; 24; 34; 44; 54; 64; 74a, 74b) en una sola pieza partiendo de la zona de fondo (11) , caracterizado porque respectivamente varios elementos guía (14; 24; 34; 44; 54) están unidos con un alma (13; 43; 53; 73) a lo largo de diferentes líneas de plegado (16; 46; 56) , y las líneas de plegado (16) discurren por secciones con un desplazamiento paralelo unas respecto a otras.

2. Mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) según la reivindicación 1, en el que los elementos guía (14; 24; 34; 44; 54; 64; 74b) están unidos con un alma (13; 43; 53; 63; 73) respectivamente a lo largo de una línea de plegado (16; 46; 56; 66) .

3. Mezclador (20; 30; 40; 70) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos guía (24; 34; 44; 74b) presentan una conformación convexa y/o cóncava con respecto al sentido de circulación (B) .

4. Mezclador (20; 30; 40; 70) según la reivindicación 3, en el que la conformación está formada en el elemento guía a lo largo de al menos una línea de plegado (25; 45) adicional.

5. Mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el ancho de alma (b) en el plano de disco y el grosor de alma (S) perpendicularmente con respecto al plano de disco se encuentran en una relación de 2: 1 a 1:1.

6. Mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las almas (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73) están configuradas en sus extremos en una sola pieza con una zona marginal (17) que une las almas entre ellas.

7. Mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las almas (13; 43; 53; 63; 73) y la zona marginal (17) definen una superficie frontal (18) orientada en el sentido de circulación y los elementos guía (14; 24; 34; 44; 54; 64; 74a, 74b) definen una superficie de arremolinamiento (19; 29; 39) inclinada con respecto al sentido de circulación (B) , encontrándose la superficie frontal (18) con respecto a la superficie de arremolinamiento (19; 29; 39) en una relación de 0, 8 a 0, 35, preferentemente en una relación de 0, 5 a 0, 4, y cubriendo las superficies frontales y de arremolinamiento (18, 19; 29; 39) juntas entre 50% y 75% de la sección transversal de circulación.

8. Disposición mezcladora (100) con al menos dos mezcladores (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) según una de las reivindicaciones anteriores, que están dispuestos unos detrás de otros en el tramo de tubo (101) en el sentido de circulación, en la cual los mezcladores están respectivamente configurados de forma distinta y/o orientados de forma diferente.

9. Procedimiento para la fabricación de un mezclador (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) según una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende los siguientes pasos:

- puesta a disposición de un material de chapa

- estampado de un contorno exterior que define la forma del mezclador

- conformación de una zona de pared lateral en un procedimiento de embutición profunda para configurar una forma de escudilla

- primer estampado de un contorno interior que define almas y elementos guía

- conformación de los elementos guía a lo largo de líneas de plegado que se extienden a lo largo de las almas.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende adicionalmente:

- la conformación convexa y/o cóncava de los elementos guía con respecto al sentido de circulación a lo largo de al menos una línea de flexión (25; 45) .