Tobera de pulverización de dos sustancias.

Tobera de pulverización de dos sustancias para pulverizar un líquido,

con la ayuda de un gas a presión, con unacámara de mezclado (40), una entrada de líquido (38) que desemboca en la cámara de mezclado (40), una entradade gas a presión (46a, 46b, 46c) que desemboca en la cámara de mezclado (40) y una abertura de salida (52) aguasabajo de la cámara de mezclado (40), estando prevista una rendija anular (64) que rodea la abertura de salida (52)para la salida de gas a presión a gran velocidad, caracterizada porque están previstos unos medios de control y/opor lo menos dos fuentes de gas a presión, de manera que la presión del gas a presión suministrado a la rendijaanular y la presión del gas a presión que desemboca en la cámara de mezclado a través de la entrada de gas apresión se puedan ajustar de manera independiente entre sí.

Tobera de pulverización de dos sustancias.

La invención se refiere a una tobera de pulverización de dos sustancias para la pulverización de un líquido, con la ayuda de un gas a presión, con una cámara de mezclado, una entrada de líquido que desemboca en la cámara de mezclado, una entrada de gas a presión que desemboca en la cámara de mezclado y una abertura de salida aguas abajo de la cámara de mezclado, estando prevista una rendija anular que rodea la abertura de salida para la salida de gas a presión a gran velocidad.

En muchas instalaciones de técnica del procesamiento se difunden líquidos en un gas. Al mismo tiempo tiene con frecuencia una importancia determinante el que el líquido sea pulverizado en gotas lo más finas posible. Cuanto más finas sean las gotas tanto mayor es la superficie específica de gota. De ello pueden resultar notables ventajas en cuanto a la técnica de procesamiento. De este modo dependen, por ejemplo, el tamaño de un recipiente de reacción y sus costes de fabricación de manera notable del tamaño medio de gota. Sin embargo, en muchos casos, no es en modo alguno suficiente con que el tamaño medio de gota esté por debajo de un valor límite terminado. Unas pocas gotas notablemente más grandes pueden dar lugar ya a averías notables. Este es el caso, en especial, cuando las gotas, a causa de su tamaño, no se evaporan suficientemente rápido, de manera que son separadas todavía gotas o también partículas pastosas en componentes posteriores, p. ej. en mangueras de filtro textil o palas de sopladores, y dan lugar a averías a causa de incrustaciones o de corrosión.

Para pulverizar de forma fina líquidos se utilizan o bien toberas unitarias de alta presión o toberas de dos sustancias de presión media. Una ventaja de las toberas de dos sustancias radica en que presentan secciones transversales de circulación relativamente grandes, de manera que se pueden pulverizar también líquidos de contienen partículas bastas.

La representación de la Fig. 1 muestra una tobera de dos sustancias con mezcla interior según el estado de la técnica. Un problema fundamental resulta en las toberas de este tipo de que las paredes de la cámara de mezclado 7 son humectadas con líquido. El líquido, que humecta la pared en la cámara de mezclado 7, es llevado por las fuerzas de tensión de empuje y la fuerzas de presión, a modo de película de líquido 20, hacia la boca de la tobera. Se puede estar tentado de suponer que las paredes hacia la boca de la tobera son secadas soplando, como consecuencia de la velocidad de circulación de la fase de gas, y que al mismo tiempo a partir de la película de líquido se forman gotas muy finas. Los trabajos teóricos y experimentales de uno de los inventores, ver la bibliografía adjunta, han demostrado sin embargo que las películas de líquido pueden existir sobre paredes incluso entonces como películas estables sin formación de gotas, cuando la circulación de gas, la cual lleva las películas de líquido hacia la boca de la tobera, alcanza velocidad supersónica. Y este es también el motivo de que sea posible utilizar una refrigeración mediante película de líquido en toberas de propulsión de cohetes.

Las películas de líquido 20, las cuales son llevadas por la circulación de gas hacia la boca de la tobera 8, pueden correr, gracias a las fuerzas de adhesión, incluso alrededor de un canto afilado en la boca de la tobera. Forman, en el lado exterior de la boca de la tobera 8, un engrosamiento de agua 12. De este engrosamiento de agua 12 se desprenden gotas del borde 13, cuyo diámetro es de un múltiplo del diámetro medio de las gotas en el núcleo del chorro o en el chorro nuclear 21. Y aunque estas gotas del borde grande supongan únicamente una porción de masa pequeña, son en último término determinantes para las dimensiones de un recipiente, en el cual hay que hacer descender por ejemplo la temperatura de un gas mediante refrigeración por evaporación desde 350 ºC hasta 120 ºC, sin que se produzca una penetración de gotas en un soplador postconectado o en un filtro de tejido postconectado.

En la tobera según el estado de la técnica representada en la Fig. 1 se introduce un líquido de manera paralela con respecto a un eje longitudinal central 24 en la dirección de la flecha 1. El líquido es conducido por un tubo de lanza 2 que discurre de forma concéntrica con respecto al eje longitudinal central 24 y entra en la cámara de mezclado 7 por una entrada de líquido 10. El tubo de lanza 2 y la cámara de mezclado 7 están rodeados de manera concéntrica por una cámara anular 6, la cual está formada mediante otro tubo de lanza 4 para el suministro del gas a presión a la tobera de dos sustancias. En esta cámara anular 6 se introduce gas a presión según la flecha 15. Una pared perimétrica de la cámara de mezclado 7, radial con respecto al eje longitudinal central 24, presenta varias entradas de gas a presión 5, las cuales están dispuestas de manera radial con respecto al eje longitudinal central 24. A través de estas entradas de gas a presión 5 puede entrar gas a presión en el ángulo derecho hacia el chorro de líquido, que penetra por la entrada de líquido 10, en la cámara de mezclado 7, de manera que en la cámara de mezclado 7 se forma una mezcla líquido/aire. A la cámara de mezclado 7 se conecta un estrechamiento 3 en forma de tronco de cono, que forma una sección de salida convergente, a la que sigue, después de una sección transversal 14 muy estrecha, una ampliación 9 en forma de tronco de cono, que forma una sección de salida divergente. La ampliación 9 en forma de tronco de cono acaba en la abertura de salida o en la boca de la tobera 8.

Por la publicación de patente internacional WO 2004/096446 se conoce una tobera de pulverización de dos sustancias genérica. Un chorro de gas de guía sale de una rendija que rodea al abertura de salida de la tobera, con el fin de impedir que sea frenado un chorro de gas-gotas que salga de la tobera. En la salida de la tobera deben diferenciarse fuertemente el diámetro inicial del chorro de gas-gotas y el diámetro del chorro de gas de guía. El

objetivo de la tobera de pulverización de dos sustancias allí descrita es evitar, mediante el chorro de gas de guía, un frenado del chorro de gas-gotas hasta una determinada distancia, para aumentar de este modo el alcanza del chorro de gas-gotas.

Por la publicación de la solicitud alemana DE 2005927 se conoce una tobera de dos sustancias en la cual, dentro de la tobera, hay que formar en primer lugar un perfil de circulación en forma de manguera, siendo conducido el aire en el espacio interior del perfil de circulación en forma de manguera. El perfil de circulación en forma de manguera se consigue mediante la introducción de una circulación parcial en el canal de líquido de la tobera, siendo conducida esta corriente parcial del aire, después de la generación del perfil de circulación en forma de manguera, entonces en su espacio interior. Del espacio anular debe salir, en la zona de la abertura de salida, gas a presión el cual divide entonces las paredes de perfil de circulación en forma de manguera generado en gotas. La tobera de dos sustancias descrita constituye con ello una tobera de dos sustancias con mezcla exterior, dado que la descomposición en gotas tiene lugar fuera de la tobera.

En la patente US nº 1.415.063 se describe una tobera de quemador de aceite en la cual hay que pulverizar aceite con la ayuda de aire a presión. La tobera descrita presenta una zona de macla, en cuya pared están previstas múltiples aberturas de salida de aire. Las aberturas de salida de aire que hay en la pared que rodea la zona de mezcla impiden la formación de una película de líquido sobre esta pared interior.

Con la invención se quiere proporcionar una tobera de pulverización de dos sustancias y un procedimiento para la pulverización de un líquido en una tobera de pulverización de dos sustancias, en la cual se pueda conseguir en ambas un espectro de gotas igualmente fino, tanto en la zona del borde como también en el núcleo del chorro.

Según la invención está previsto para ello una tobera de pulverización de dos sustancias para la pulverización de un líquido con la ayuda de una gas a presión con una cámara de mezclado, una entrada de líquido que desemboca en la cámara de mezclado, una entrada de gas que desemboca en la cámara de mezclado y una abertura de salida, aguas abajo de la cámara de mezclado, estando prevista la rendija anular que rodea la abertura de salida para la salida de gas a presión a alta velocidad, estando previstos en ella medios de control y/o por lo menos dos fuentes de gas a presión, de manera que la presión del gas a presión suministrado a la rendija anular... [Seguir leyendo]

1. Tobera de pulverización de dos sustancias para pulverizar un líquido, con la ayuda de un gas a presión, con una cámara de mezclado (40) , una entrada de líquido (38) que desemboca en la cámara de mezclado (40) , una entrada de gas a presión (46a, 46b, 46c) que desemboca en la cámara de mezclado (40) y una abertura de salida (52) aguas abajo de la cámara de mezclado (40) , estando prevista una rendija anular (64) que rodea la abertura de salida (52) para la salida de gas a presión a gran velocidad, caracterizada porque están previstos unos medios de control y/o por lo menos dos fuentes de gas a presión, de manera que la presión del gas a presión suministrado a la rendija anular y la presión del gas a presión que desemboca en la cámara de mezclado a través de la entrada de gas a presión se puedan ajustar de manera independiente entre sí.

2. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 1, caracterizada porque la abertura de salida

(52) está formada mediante una pared perimetral, cuyo extremo más exterior forma un canto de salida (54) , y porque la rendija anular (64) está dispuesta en la zona del canto de salida (54) .

3. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 2, caracterizada porque la rendija anular (64) está formada entre el canto de salida (54) y una pared exterior de la rendija anular.

4. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 3, caracterizada porque un extremo exterior de la pared de la rendija anular está formado por un canto de pared de la rendija anular (62) y porque el canto de la pared de la rendija anular (62) está dispuesto, visto en la dirección de salida, después del canto de salida (54) .

5. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 4, caracterizada porque el canto de la pared de la rendija anular (62) está dispuesto aguas abajo del canto de salida (54) a entre un 5% y un 20% del diámetro de la abertura de salida (52) .

6. Tobera de pulverización de dos sustancias según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cámara de mezclado (40) está rodeada, por lo menos a tramos, por una cámara anular (42) para suministrar gas a presión y porque una cámara de aire de separación (58) conectada aguas arriba de la rendija anular (64) está conectada fluídicamente con la cámara anular (42) .

7. Tobera de pulverización de dos sustancias según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está prevista una tobera de aire que forma una película (72) que rodea, por lo menos a tramos, la abertura de salida (52) y la rendija anular (64) .

8. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 7, caracterizada porque la tobera de aire que forma una película (72) presenta una rendija anular de aire que forma una película que rodea la abertura de salida

(52) y la rendija anular (64) , cuya superficie de salida es mucho mayor que la superficie de salida de la rendija anular.

9. Tobera de pulverización de dos sustancias según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están previstos unos medios (46a, 46b, 46c) para imprimir a una mezcla de gas a presión y de líquido, en la cámara de mezclado (40) , una torsión alrededor de un eje longitudinal central (36) de la tobera (30; 70) .

10. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 9, caracterizada porque la entrada de gas a presión (46a, 46b, 46c) presenta por lo menos un primer taladro de entrada que desemboca en la cámara de mezclado (40) , el cual está orientado tangencialmente con respecto a un círculo (80) alrededor de un eje longitudinal central (36) de la tobera (30; 70) para generar una torsión en un primer sentido.

11. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 10, caracterizada porque están previstos en un primer plano (I) , perpendicularmente con respecto al eje longitudinal central (36) y distanciados en dirección perimétrica, varios, en particular, cuatro primeros taladros de entrada.

12. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque distanciado paralelamente con respecto al eje longitudinal central (36) del primer talado de entrada está previsto un segundo taladro de entrada, el cual está orientado tangencialmente con respecto a un círculo alrededor del eje longitudinal central (36) de la tobera (30; 70) para generar una torsión en un segundo sentido.

13. Tobera de pulverización de dos sustancias según la reivindicación 12, caracterizada porque en un segundo plano (II) perpendicularmente con respecto al eje longitudinal central (36) y distanciados en la dirección perimétrica están previstos varios, en especial cuatro segundos taladros de entrada.

14. Tobera de pulverización de dos sustancias según por lo menos una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque por lo menos tres planos (I, II, III) , distanciados paralelamente entre sí con respecto al eje longitudinal central están provistos de unos taladros de entrada, generando los taladros de entrada de planos (I, II, III) consecutivos una torsión orientada en sentido contrario.

15. Procedimiento para pulverizar un líquido con una tobera de pulverización de dos sustancias con la ayuda de un gas a presión, con una cámara de mezclado (40) , una entrada de líquido (38) que desemboca en la cámara de mezclado (40) , una entrada de gas a presión (46a, 46b, 46c) que desemboca en la cámara de mezclado (40) y una

abertura de salida (52) aguas abajo de la cámara de mezclado (40) , formándose en la cámara de mezclado una mezcla líquido/gas a presión, estando prevista una rendija anular (64) que rodea la abertura de salida (52) para la salida de gas a presión a gran velocidad, para pulverizar una película de líquido en gotas finas sobre una pared interior que define la abertura de salida (52) , y siendo la cantidad de gas a presión de rendija anular entre un 10% y un 40% de la cantidad de gas a presión de la pulverización total.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque comprende una introducción de aire en forma de película mediante una tobera de aire que forma una película (72) que rodea, por lo menos a tramos, la abertura de salida (52) y la rendija anular (64) , siendo alimentada la tobera de aire que forma una película (72) con gas a presión, cuya presión es esencialmente menor que la presión del gas a presión suministrado a la rendija anular (64) .