Tobera de múltiples orificios o de haz.

Tobera de múltiples orificios o de haz con por lo menos una cámara de mezcla para la generación de una mezcla de gas-gotas y varias aberturas de salida,

dispuestas aguas abajo de dicha por lo menos una cámara de mezcla para la mezcla de gas-gotas, en la cual los ejes longitudinales centrales (44) de por lo menos dos aberturas de salida (56) están orientados inclinados uno respecto al otro, reduciéndose inicialmente una distancia entre los ejes longitudinales centrales (44) de estas aberturas de salida (56) y el eje longitudinal principal (16) de la tobera (43; 45) en el sentido de escape, sin cortar el eje longitudinal principal (16), y volviendo a aumentar tras recorrer una distancia mínima.

Tobera de múltiples orificios o de haz.

La presente invención se refiere a una tobera de múltiples orificios o de haz con varias aberturas de salida para el fluido pulverizado.

Se denominan toberas de múltiples orificios las toberas, en las cuales el spray de gotas, partiendo de una cámara previa común o cámara de mezcla, sale a través de taladros individuales.

Las toberas de haz son toberas en las cuales varias toberas individuales, en principio funcionales, están montadas en una cabeza de tobera o dentro de una cabeza de tobera.

Las toberas de múltiples orificios o toberas de haz tienen en común que varios chorros de pulverización salen simultáneamente de la tobera y forman un chorro de salida total. Dentro del chorro de salida total no tiene que tener lugar de manera forzosa una interacción o mezcla de los chorros individuales. La invención se refiere, por lo tanto, a toberas para la pulverización de líquidos sin o con la utilización de aire comprimido, pudiendo estar dispuestas alternativamente varias toberas individuales en una cabeza de lanza de tobera, o de una cámara común líquido o una mezcla de gotas-gas de varias aberturas de salida en la pieza de salida de la tobera. Con la invención deben introducirse en toberas de múltiples orificios o de haz de este tipo medidas de un tipo nuevo para la generación de un spray de gotas fino evitándose recubrimientos en la pieza de salida de la tobera.

En muchas instalaciones de técnica de procedimientos se pulverizan líquidos al interior de un fluido gaseoso, por ejemplo, en gas de humo que hay que limpiar o que hay que enfriar. Al mismo tiempo tiene con frecuencia una gran importancia que el líquido sea pulverizado en gotas lo más finas posible. Cuanto más finas sean las gotas, tanto mayor será la superficie específica de gota. De ello pueden resultar notables ventajas en cuanto a la técnica de procedimientos. De esta manera, por ejemplo, el tamaño de un recipiente de reacción y sus costes de fabricación dependen de manera decisiva del tamaño de gota medio. Pero muchas veces no es en modo alguno suficiente que el tamaño de gota medio esté por debajo de un valor límite determinado. Ya unas pocas gotas notablemente mayores pueden conducir a perturbaciones del funcionamiento notables. Este es el caso, en especial, cuando las gotas, a causa de su tamaño, no se evaporan suficientemente rápido, de manera que se separan todavía gotas o también partículas de masa en los componentes posteriores, por ejemplo en una manguera de filtros de tejido o en palas de sopladores y que conducen a perturbaciones del funcionamiento a causa de incrustaciones, corrosión y desequilibrio.

Cuando hay que pulverizar líquidos para obtener un spray de gotas lo más fino posible se utilizan, además de toberas unarias de alta presión, las cuales son cargadas únicamente con el líquido que hay que pulverizar, frecuentemente las llamadas toberas binarias apoyadas mediante gas a presión. En estas toberas se rocía el líquido, con la ayuda de un gas a presión, por ejemplo aire comprimido o vapor a presión, el primer fluido gaseoso, en un segundo fluido gaseoso, por ejemplo gas de humo.

Definiciones En interés de una simplificación lingüística se utiliza en lo que viene a continuación, para la designación del primer fluido gaseoso en múltiples ocasiones la designación de "aire comprimido", incluyendo también la designación de "aire comprimido" la utilización de gas a presión o de gas a presión con una composición química esencialmente discrecional. Además, se designa por regla general el segundo fluido gaseoso como gas de humo, incluyendo la utilización de la designación de "gas de humo" cualquier otro fluido gaseoso y eventualmente cualquier fluido cargado adicionalmente con sustancia sólida.

La descripción de la invención se concentra en el caso complicado de la tobera binaria apoyada mediante aire comprimido. La invención se puede utilizar, sin embargo, también en toberas de pulverización as presión unarias, en la medida en que estas estén estructuradas como toberas de múltiples orificios o de haz.

Problemas de funcionamiento en toberas y debilidades de los ensayos de laboratorio En relación con el consumo de energía necesario para la pulverización la característica del spray de gotas generado tiene una importancia decisiva. En este contexto cabe llamar la atención acerca de la siguiente problemática: el registro mediante técnica de medición de la distribución del tamaño de gota en el spray, que se genera con la tobera, tiene lugar, por regla general, bajo conducciones de contorno idealizadas en laboratorios de corrientes. Al mismo tiempo se falsean, en parte, notablemente las condiciones de contorno que aparecen en las instalaciones técnicas a escala industrial grandes. De este modo no se reproduce en el laboratorio, por ejemplo, el contenido en polvo del gas de humo o la carga del gas de humo con gases que se condensan con facilidad. Y, por este motivo, los resultados obtenidos en el laboratorio deben trasladarse únicamente de forma condicionada al funcionamiento de larga duración en grandes instalaciones. Como sustancias contenidas gaseosas que se condensan con facilidad del gas de humo cabe mencionar en especial el trióxido de azufre o el ácido sulfúrico. Sin embargo, en ausencia de ácido sulfúrico puede conducir también ya un paso por debajo del punto de rocío del vapor de agua a problemas notables a causa de la formación de recubrimiento. Mientras que la temperatura del punto de rocío del ácido sulfúrico puede presentar, por ejemplo, valores comprendidos entre 100 ºC y 160 ºC, las temperaturas del punto de rocío del vapor de agua en el gas de humo se encuentran, con frecuencia, entre aproximadamente 45 ºC y 65 ºC. Dado que con toberas binarias se rocía, por regla general, un fluido relativamente frío en el gas de humo, la temperatura superficial de la lanza de tobera y de la cabeza de tobera están, en especial también las de las cabezas de toberas de haz, claramente por debajo de las temperaturas de punto de rocío de las sustancias contenidas en el humo. El líquido condensado a partir del gas de humo en la lanza de tobera y la cabeza de tobera puede reaccionar químicamente con las sustancias contenidas particulares del gas de humo, los polvos volátiles. De esta manera se puede ver con facilidad que los polvos volátiles con un elevado contenido en cal de combustión (CaO) reaccionan con el contenido en trióxido de azufre condensado como ácido sulfúrico (H2SO4) del gas de humo para dar yeso (CaSO4) , de manera que se pueden formar recubrimientos duros y que se adhieren con fuerza. Sin embargo, cuando se pasa por debajo del punto de rocío del vapor de agua en las lanzas o en la superficie de la tobera no se necesita ni siquiera que haya un contenido en ácido sulfúrico del gas de humo. Ya para un contenido en dióxido de azufre más pequeño basta para la formación de recubrimientos duros, en la medida en que los polvos volátiles contengan, por ejemplo, CaO o MgO. Y la formación de un recubrimiento es ya posible cuando se condensa únicamente vapor de agua y el condensado liga con polvos volátiles emitidos.

Sin embargo, cuando en la zona de las aberturas de salida de la tobera se forman recubrimientos no se puede apenas evitar que sean cedidas también gotitas del spray a estos recubrimientos y que se formen aquí películas de líquido, como se explica con mayor detalle en la discusión referente a la Fig. 1. De estas películas de líquido se desprenden, en la zona de fuerza de tensión de cizallamiento pequeñas, gotas secundarias comparativamente grandes. Mientras que con una tobera binaria modernas se pueden conseguir, fundamentalmente, tamaños de gota máximos de, por ejemplo, 20 a 100 !m, las gotas que se desprenden de las películas de líquido pueden presentar, sin más, diámetros de 500 hasta 3000 !m. Para gotas tan grandes de este tipo el tiempo de permanencia es, incluso en instalaciones a escala industrial excesivamente breve, como para que pudiese producirse una evaporación ni siquiera aproximadamente completa. La consecuencia de ello pueden ser contenidos de humedad inadmisiblemente elevados del producto que se forma en componentes posteriores de la instalación. Aquí es traicionero el hecho de que al mismo tiempo los recubrimientos en las cabezas de tobera se hayan desarrollado tanto, por regla general, después de un cierto tiempo que ejerzan una influencia fuertemente perturbadora sobre la distribución de tamaños de gota. Mientras que en una instalación dotada recientemente de toberas se consiguen resultados muy buenos, se puede producir, con el paso... [Seguir leyendo]

1. Tobera de múltiples orificios o de haz con por lo menos una cámara de mezcla para la generación de una mezcla de gas-gotas y varias aberturas de salida, dispuestas aguas abajo de dicha por lo menos una cámara de mezcla para la mezcla de gas-gotas, en la cual los ejes longitudinales centrales (44) de por lo menos dos aberturas de salida (56) están orientados inclinados uno respecto al otro, reduciéndose inicialmente una distancia entre los ejes longitudinales centrales (44) de estas aberturas de salida (56) y el eje longitudinal principal (16) de la tobera (43; 45) en el sentido de escape, sin cortar el eje longitudinal principal (16) , y volviendo a aumentar tras recorrer una distancia mínima.

2. Tobera de múltiples orificios o de haz según la reivindicación 1, caracterizada porque dichas por lo menos dos aberturas de salida (56) están dispuestas de forma anular alrededor del eje longitudinal principal (16) de la tobera (43; 45) .

3. Tobera de múltiples orificios o de haz según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los ejes longitudinales centrales (44) de dichas por lo menos dos aberturas de salida (56) , vistos sobre un plano que contiene el eje longitudinal principal (16) de la tobera (43; 45) , están dispuestos con el mismo ángulo con respecto al eje longitudinal principal (16) de la tobera (43; 45) .

4. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los ejes longitudinales centrales (44) de dichas por lo menos dos aberturas de salida (56) están inclinados en el mismo sentido con respecto a una dirección perimétrica alrededor del eje longitudinal principal (16) de la tobera (43; 45) .

5. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los ejes longitudinales centrales (44) de dichas por lo menos dos aberturas de salida (56) están situados sobre la superficie de revestimiento de un hiperboloide de rotación imaginario.

6. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los chorros de tobera generados mediante dichas por lo menos dos aberturas de salida (56, 58) se pueden extender ampliamente sin interacción entre sí en un espacio de procesado aguas abajo de las aberturas de salida (56, 58) .

7. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está prevista una abertura de salida (58) central situada sobre el eje longitudinal principal (16) de la tobera (45) , alrededor de la cual están dispuestas de forma anular dichas por lo menos otras dos aberturas de salida (56) .

8. Tobera de múltiples orificios o de haz según la reivindicación 7, caracterizada porque los ejes longitudinales centrales (44) de dichas por lo menos otras dos aberturas de salida (56) están inclinados en el mismo sentido con respecto a una dirección perimétrica alrededor del eje longitudinal principal (16) de la tobera, con el fin de generar una torsión alrededor del eje longitudinal principal (16) de la tobera.

9. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está prevista una tobera de rendija anular, que rodea las aberturas de salida (56, 58) y que está cargada con aire comprimido.

10. Tobera de múltiples orificios o de haz según la reivindicación 9, caracterizada porque las aberturas de salida (56) están previstas en una boquilla de tobera (19; 49) , la cual está rodeada por una tobera de rendija anular.

11. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un cuerpo portador de tobera (41) , en el cual están dispuestas varias toberas individuales (46, 47) , que sobresalen del cuerpo portador de tobera (41) en el sentido de escape, estando las toberas individuales (46, 47) por lo menos a la altura de sus aberturas de salida rodeadas por una cubierta de rendija anular (23) , de manera que entre las toberas individuales (46, 47) y la cubierta de tobera de rendija anular (23) , a la altura de las aberturas de salida, está formada una rendija anular.

12. Tobera de múltiples orificios o de haz según la reivindicación 11, caracterizada porque está prevista una tobera central (46) con una abertura de salida situada sobre el eje longitudinal principal (16) de la tobera y por lo menos dos toberas individuales (47) adicionales, que rodean de manera anular el eje longitudinal principal (16) de la tobera, presentando un lado frontal de la cubierta de tobera (23) una o varias aberturas de rendija anular, de manera que a la altura de las aberturas de salida una distancia entre un perímetro exterior de las toberas individuales (46, 47) y la abertura o aberturas de rendija anulares, o el perímetro exterior de las toberas individuales (46, 47) contiguas es sustancialmente igual.

13. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores 9 a 12, cuando depende de la reivindicación 9, caracterizada porque la tobera de rendija anular está rodeada por una tobera de aire por película

(29) anular.

14. Tobera de múltiples orificios o de haz según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto un cuerpo portador de tobera (41) , en el cual están dispuestas varias toberas individuales (46, 47) que sobresalen de los cuerpos portadores de tobera (41) en el sentido de escape, estando las toberas individuales (46, 47) dispuestas en un lado delantero del cuerpo portador de tobera (41) en general cóncavo visto en el sentido de escape.

15. Tobera de múltiples orificios o de haz según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las aberturas de salida están previstas en una boquilla de tobera (49) , presentando la boquilla de tobera (49) un cuerpo central de tobera (50) con una superficie exterior de tipo cónico y una cubierta (52) que rodea el cuerpo central de tobera (50) y que está en contacto, a tramos, con su superficie exterior, y presentando el cuerpo central de tobera (50) y/o la cubierta (52) unos fresados (54) , que acaban en la aberturas de salida y que forman unas ranuras de canal de tobera.