Difusores y procedimientos correspondientes destinados a mezclar un primer fluido con un segundo fluido.

Difusor (10), que comprende un primer elemento (12) y un segundo elemento (30),

presentando cada uno una superficie que incorpora unas perturbaciones superficiales; estando el segundo elemento (30) posicionado con respecto al primer elemento (12) para formar un canal (32) a través del cual un primer material es capaz, en uso, de fluir sustancialmente sin interrupción entre la(s) respectiva(s) superficie(s) de los elementos, que incorporan las perturbaciones superficiales, presentando asimismo el segundo elemento (30) unos orificios (24); unos primeros medios de entrada (37) para introducir dicho primer material en dicho canal (32); unos segundos medios de entrada (36) para introducir un segundo material en una segunda superficie de dicho segundo elemento (30) de tal forma que dicho segundo material entra, en uso, en dicho canal (32) a través de los orificios (24) para mezclarse con el primer material; y un motor (18) para mover uno de entre el primer (12) y segundo (30) elementos uno con respecto al otro y crear, en uso, una cavitación en el primer material mientras el primer material se halla dentro del canal (32) para difundir el segundo material en el primer material.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09007875.

Solicitante: REVALESIO CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1200 East D. Street Tacoma, WA 98421 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: WOOD,ANTHONY,B, WOOTON,NORMAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A01K63/04 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A01 AGRICULTURA; SILVICULTURA; CRIA; CAZA; CAPTURA; PESCA.A01K CRIA; AVICULTURA, PISCICULTURA, APICULTURA; PESCA; OBTENCION DE ANIMALES, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; NUEVAS RAZAS DE ANIMALES.A01K 63/00 Recipientes para peces vivos, p. ej. acuarios (cestos u otros recipientes para guardar peces capturados A01K 97/20 ); Terrarios. › Instalaciones para tratar el agua especialmente concebidas para los recipientes para peces vivos.
  • B01F1/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01F MEZCLA, p. ej. DISOLUCION, EMULSION, DISPERSION (mezcla de pinturas B44D 3/06). › Disolución (separación por disolución B01D; disolución prevista para obtener una refrigeración F25D 5/00).
  • B01F13/06 B01F […] › B01F 13/00 Otros mezcladores; Instalaciones para efectuar mezclas, incluyendo combinaciones de mezcladores de tipos diferentes. › Mezcladores previstos para trabajar bajo una presión inferior a la presión atmosférica.
  • B01F3/04 B01F […] › B01F 3/00 Mezcla, p. ej. dispersión, emulsión, según las fases que vayan a mezclarse. › de gases o de vapores con líquidos (mezclando bebidas no alcohólicas con gases A23L 2/54).
  • B01F3/08 B01F 3/00 […] › de líquidos con líquidos; Emulsión.
  • B01F7/00 B01F […] › Mezcladores con agitadores giratorios en recipientes fijos; Amasadoras (B01F 13/04 tiene prioridad).
  • B01F7/02 B01F […] › B01F 7/00 Mezcladores con agitadores giratorios en recipientes fijos; Amasadoras (B01F 13/04 tiene prioridad). › con agitadores que giran alrededor de un eje horizontal o inclinado.
  • B01F7/16 B01F 7/00 […] › con agitadores que giran alrededor de un eje vertical.
  • B01J19/00 B01 […] › B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › Procedimientos químicos, físicos o físico-químicos en general (tratamiento físico de las fibras, hilos, hilados, tejidos, plumas o artículos fibrosos hechos de estas materias, ver los lugares apropiados para dicho tratamiento, p. ej. D06M 10/00 ); Aparatos apropiados (accesorios, cargas o rejillas especialmente adaptadas para el tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla C02F 3/10; placas o rejillas de chapoteo especialmente adaptadas para los enfriadores por chorreo F28F 25/08).
  • C02F1/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad).
  • C02F1/34 C02F […] › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por medio de oscilaciones mecánicas.
  • C02F1/68 C02F 1/00 […] › por adición de sustancias específicas, para mejorar el agua potable, p. ej. por adición de elementos en estado de trazas.
  • C02F1/72 C02F 1/00 […] › por oxidación.
  • C02F1/74 C02F 1/00 […] › por medio de aire (aireación de las plantas de agua C02F 7/00).
  • C02F1/78 C02F 1/00 […] › por medio de ozono.
  • C02F101/32 C02F […] › C02F 101/00 Naturaleza del contaminante. › Hidrocarburos, p.ej. aceite.
  • C02F3/20 C02F […] › C02F 3/00 Tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla. › utilizando difusores.

PDF original: ES-2526650_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Difusores y procedimientos correspondientes destinados a mezclar un primer fluido con un segundo fluido.

Antecedentes de la invención

1. Campo técnico

La presente invención se refiere en general a difusores y más particularmente a procedimientos y aparatos para difundir o emulsionar un gas o un líquido en un material.

2. Descripción de la técnica relacionada

En muchas aplicaciones, es necesario difundir o emulsionar un material -gas o líquido-dentro de un segundo material. La emulsión es un subconjunto del procedimiento de difusión, en el que se suspenden pequeños glóbulos de un líquido en un segundo líquido con el cual el primero no se mezcla, tal como el aceite en vinagre. Una aplicación importante del procedimiento de difusión es la del tratamiento de aguas residuales. Muchos municipios airean las aguas residuales durante una parte del proceso de tratamiento para estimular la degradación biológica de la materia orgánica. La tasa de digestión biológica de la materia orgánica depende mucho de la cantidad de oxígeno de las aguas residuales, puesto que el oxígeno es necesario para preservar la vida de los microorganismos que consumen materia orgánica. Además, el oxígeno permite extraer ciertos componentes, tales como el dióxido de hierro, de magnesio y de carbono.

Existen diversos procedimientos para oxigenar el agua. En primer lugar, se pueden utilizar sistemas de aireación por turbinas liberan aire cerca de los álabes giratorios de una mezcladora que mezcla el aire o el oxígeno con el agua. En segundo lugar, se puede pulverizar agua en el aire para incrementar el contenido en oxígeno. En tercer lugar, se puede utilizar un sistema creado por AQUATEX que inyecta aire u oxígeno en el agua provocando la formación de un vórtice de gran escala en el agua/gas. Los ensayos con el dispositivo AQUATEX demuestran una mejora de hasta el 200% de oxígeno disuelto (aproximadamente, 20 ppm (partes por millón) ) en condiciones ideales. Los niveles de oxígeno en agua presentes en la naturaleza son aproximadamente de 10 ppm como máximo, que se considera el nivel del 100% de oxígeno disuelto. Por lo tanto, el dispositivo AQUATEX duplica el contenido de oxígeno del agua. Los niveles incrementados de oxigenación se mantienen solo unos minutos y luego revierten a los niveles de oxígeno disuelto del 100%.

Unos niveles más altos de oxigenación y una persistencia más duradera de los niveles de oxígeno incrementados podrían aportar beneficios significativos para el tratamiento de las aguas residuales. Igualmente, la eficacia de la digestión orgánica se incrementaría y la cantidad de tiempo necesario para la remediación biológica se reduciría mejorando la capacidad de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.

El documento US5902042 describe un mezclador continuo para líquidos, que comprende una carcasa provista de una superficie interior cónica y una salida de descarga en el vértice del cono formado por la superficie interior cónica, un rotor que gira en su centro sobre el eje del cono y que presenta una superficie exterior cónica, cuyo ángulo vertical es aproximadamente igual al ángulo vertical de la superficie interior cónica, un dispositivo de transporte de presión que presenta uno o más conductos de alimentación que comunican con un intersticio entre la superficie interior de la carcasa y la superficie exterior del rotor en una posición alejada de la salida de descarga y que suministra una o más entradas de líquido bajo presión a través de los conductos de alimentación, y un dispositivo de ajuste de intersticios capaz de ajustar axialmente el rotor en la carcasa para ajustar el intersticio. La presión y temperatura internas o el mezclador pueden ser controlados o ajustados mientras el rotor está girando modificando la anchura del intersticio a lo largo de la dirección axial.

En consecuencia, se plantea la necesidad de disponer de un mecanismo de difusión capaz de difundir altos niveles de uno o más materiales en otro material.

Breve sumario de la invención En la presente invención, un difusor comprende un primer elemento provisto de una superficie que incorpora unas perturbaciones superficiales y un segundo elemento posicionado con respecto al primer elemento difusor para formar un canal a través del cual pueden fluir un primer y segundo material. El primer material es conducido con respecto a las perturbaciones superficiales para crear una cavitación en el primer material con el fin de difundir el segundo material en el primer material.

La presente invención aporta ventajas significativas con respecto a la técnica anterior. En primer lugar, las microcavitaciones generadas por el dispositivo permiten que se produzca la difusión a nivel molecular, incrementando la cantidad de material de infusión que será retenido por el material huésped y la persistencia de la difusión. En segundo lugar, las microcavitaciones y las ondas de choque pueden generarse mediante un dispositivo mecánico relativamente simple. En tercer lugar, la frecuencia o las frecuencias de la onda de choque generada por

el dispositivo puede utilizarse en muchas aplicaciones, ya sea para descomponer estructuras complejas o bien para facilitar la combinación de estructuras. En cuarto lugar, las cavitaciones y las ondas de choque pueden generarse de forma uniforme en todo el material para obtener una difusión homogénea.

Según un primer aspecto de la invención, está previsto un difusor tal como se reivindica en la reivindicación 1. Según un segundo aspecto de la invención, está previsto un difusor tal como se reivindica en la reivindicación 2. Formas de realización preferidas del primer y segundo aspectos están divulgadas en las reivindicaciones 1 a 9. Según un tercer aspecto de la invención, está previsto un procedimiento para difundir un primer material con un segundo material tal como se reivindica en la reivindicación 10.

Según un cuarto aspecto de la invención, está previsto un procedimiento para difundir un primer material con un segundo material tal como se reivindica en la reivindicación 11. Formas de realización preferidas del tercer y cuarto aspectos de la invención están divulgadas en las reivindicaciones 12 y 13.

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos Para una comprensión más exhaustiva de la presente invención y de las ventajas de la misma, a continuación se hará referencia a las descripciones siguientes consideradas conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los cuales:

las figuras 1 y 1a ilustran un diagrama de bloques parcial en sección transversal parcial de una primera forma de realización de un difusor;

las figuras 2a, 2b y 2c ilustran el procedimiento de difusión que tiene lugar en el interior del difusor;

la figura 3 ilustra una vista explosionada del rotor y el estator del difusor;

la figura 4 ilustra una forma de realización del estator;

la figura 5a ilustra una vista en sección transversal del conjunto rotor-estator de una segunda forma de realización de la presente invención; la figura 5b ilustra una vista desde arriba del rotor de la segunda forma de realización de la presente invención; la figura 6 ilustra una vista en sección de una tercera forma de realización de la presente invención; las figuras 7a a 7h ilustran formas de realización alternativas para generar la difusión. Las figuras 7d y 7e no forman parte de la presente invención.

las figuras 8a y 8b ilustran otra forma de realización alternativa de la invención. Descripción detallada de la invención La presente invención se comprenderá mejor haciendo referencia a las figuras 1 a 8 de los dibujos, en las que se utilizan números similares para identificar elementos similares de los diversos dibujos.

Las figuras 1 y 1a ilustran una vista en sección transversal parcial de un diagrama de bloques parcial de una primera forma de realización de un dispositivo 10 capaz de difundir o emulsionar uno o dos materiales gaseosos o líquidos (denominados en lo sucesivo "materiales de infusión") en otro material gaseoso o líquido (denominado en lo sucesivo "material huésped") . El material huésped puede ser un material normalmente sólido que se calienta o se procesa de alguna forma para que se halle en estado líquido o gaseoso durante el procedimiento de división/emulsión.

Un rotor 12 comprende un cilindro hueco, generalmente cerrado por ambos extremos. El eje 14 y la entrada 16 están acoplados a los extremos del rotor 12. Un primer material de infusión puede pasar a través de la entrada 16 y entrar en el interior del rotor 12. El eje 14 está acoplado a un motor 18 que hace girar el rotor a una velocidad deseada. El rotor 12 presenta una pluralidad... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Difusor (10) , que comprende un primer elemento (12) y un segundo elemento (30) , presentando cada uno una superficie que incorpora unas perturbaciones superficiales; estando el segundo elemento (30) posicionado con respecto al primer elemento (12) para formar un canal (32) a través del cual un primer material es capaz, en uso, de fluir sustancialmente sin interrupción entre la (s) respectiva (s) superficie (s) de los elementos, que incorporan las perturbaciones superficiales, presentando asimismo el segundo elemento (30) unos orificios (24) ; unos primeros medios de entrada (37) para introducir dicho primer material en dicho canal (32) ; unos segundos medios de entrada (36) para introducir un segundo material en una segunda superficie de dicho segundo elemento (30) de tal forma que dicho segundo material entra, en uso, en dicho canal (32) a través de los orificios (24) para mezclarse con el primer material; y un motor (18) para mover uno de entre el primer (12) y segundo (30) elementos uno con respecto al otro y crear, en uso, una cavitación en el primer material mientras el primer material se halla dentro del canal (32) para difundir el segundo material en el primer material.

2. Difusor (10) , que comprende un primer elemento (12) y un segundo elemento (30) , presentando por lo menos uno de entre el primer (12) y segundo elementos (30) una superficie que incorpora unas perturbaciones superficiales y uno o más orificios (24) formados en las perturbaciones superficiales; estando el segundo elemento (30) posicionado con respecto al primer elemento (12) ; para formar un canal 32) a través del cual un primer material, en uso, es capaz de fluir sustancialmente sin interrupciones entre la (s) respectiva (s) superficie (s) del elemento que incorporan unas perturbaciones superficiales; unos primeros medios de entrada (37) para introducir dicho primer material en dicho canal (32) ; unos segundos medios de entrada (36) para introducir un segundo material en una segunda superficie de dicho primer elemento (12) o segundo elemento (30) de manera que dicho segundo material, entra, en uso, en dicho canal (32) a través de los orificios (24) ) para mezclarse con el primer material; y un motor (18) para mover uno de entre el primer (12) y segundo (30) elementos uno con respecto al otro, y crear, en uso, una cavitación en el primer material mientras el primer material se halla dentro del canal (32) para difundir el segundo material en el primer material.

3. Difusor (10) según la reivindicación 1 o 2, en el que dicho primer elemento (12) es un rotor y dicho segundo elemento (20) es un estator. 30

4. Difusor (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una o más de dichas perturbaciones superficiales comprenden unas huellas.

5. Difusor (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha una o más de dichas 35 perturbaciones superficiales comprende taladros, ranuras o protuberancias.

6. Difusor (10) según la reivindicación 5, en el que dichas protuberancias comprenden unos resaltes o rebordes.

7. Difusor (10) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que tanto dicho primer (12) como dicho 40 segundo (30) elementos presentan uno o más orificios (24) formados en su interior.

8. Difusor (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye (a) una bomba (44) para tirar de dicho primer y segundo materiales a través de dicho canal, o (b) una bomba para conducir dicho primer y segundo materiales a través de dicho canal (32) .

9. Difusor (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho primer elemento (12) presenta una forma cilíndrica, una forma de disco, una forma cónica, una forma esférica o una forma semiesférica.

10. Procedimiento de difusión de un primer material con un segundo material, que comprende las etapas siguientes:

introducir dicho primer material a partir de unos primeros medios de entrada (37) en un canal (32) formado entre un primer elemento (12) y un primer lado de un segundo elemento (30) , presentando por lo menos uno de entre dicho primer elemento (12) y dicho segundo elemento (30) unas perturbaciones superficiales enfrentadas a dicho canal (32) , presentando asimismo dicho segundo elemento (30) unos orificios (24) formados en las 55 perturbaciones superficiales;

introducir el segundo material a partir de unos segundos medios de entrada (36) a través de los orificios (24) formados en las perturbaciones superficiales de tal forma que dicho segundo material entra, en uso, a través de los orificios (24) de dicho segundo elemento (30) en dicho canal (32) para mezclarse con el primer material; y 60 desplazar dicho primer material en un flujo en dicho canal (32) sustancialmente sin interrupción y con respecto a dichas perturbaciones superficiales para hacer que dicho primer y dicho segundo materiales se compriman y descompriman, produciendo la cavitación de dicho primer material.

11. Procedimiento de difusión de un primer material con un segundo material, que comprende las etapas siguientes:

introducir dicho primer material a partir de unos primeros medios de entrada (37) en un canal (32) formado entre un primer elemento (12) y un primer lado de un segundo elemento (30) , presentando por lo menos uno de entre dicho primer elemento (12) y dicho segundo elemento (30) unas perturbaciones superficiales enfrentadas a dicho canal (32) ; presentando asimismo dicho primer elemento (12) o dicho segundo elemento (30) unos orificios (24)

formados en las perturbaciones superficiales;

introducir el segundo material a partir de unos segundos medios de entrada (36) de tal forma que dicho segundo material entra, en uso, a través de los orificios (24) formados en las perturbaciones superficiales de dicho primer elemento (12) o segundo elemento (30) en dicho canal (32) para mezclarse con el primer material; y desplazar dicho primer material en un flujo en dicho canal (32) sustancialmente sin interrupción y con respecto a dichas perturbaciones superficiales para hacer que dicho primer y segundo materiales se compriman y descompriman, produciendo la cavitación de dicho primer material.

12. Procedimiento de difusión según la reivindicación 11, en el que tanto dicho primer elemento (12) como dicho segundo elemento (30) presentan uno o más orificios (24) formados en su interior.

13. Procedimiento de obtención de agua potable según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el primer y segundo material es ozono. 20


 

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