ES2257175B1 - Selector de aerosol para la caracterizacion de atomizadores de orificios multiples. - Google Patents
Selector de aerosol para la caracterizacion de atomizadores de orificios multiples. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2257175B1 ES2257175B1 ES200402228A ES200402228A ES2257175B1 ES 2257175 B1 ES2257175 B1 ES 2257175B1 ES 200402228 A ES200402228 A ES 200402228A ES 200402228 A ES200402228 A ES 200402228A ES 2257175 B1 ES2257175 B1 ES 2257175B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- selector
- selector device
- nozzle
- aerosol
- characterization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 15
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007592 spray painting technique Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- -1 etc.) Substances 0.000 description 2
- 239000002917 insecticide Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 230000006806 disease prevention Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000009688 liquid atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
Selector de aerosol para la caracterización de atomizadores de orificios múltiples. Dispositivo selector de un aerosol, especialmente diseñado para la caracterización de atomizadores con múltiples orificios de salida. Consta de un cuerpo cilíndrico mecanizado con aperturas en ambas caras, con un asentamiento interior para seleccionar el orificio de descarga que se pretende caracterizar. La forma en que están concebidos el diseño y construcción de la pieza permite adaptarlo a cualquier ángulo de salida y diámetro del orificio de descarga. Este dispositivo posibilita la realización de medidas de tamaños de gotas, ángulo del aerosol y caudal de líquido de cada uno de los orificios individuales en los atomizadores sin afectar el funcionamiento nominal del mismo. Con su uso se podrá mejorar el diseño de las boquillas que manejan grandes flujos de combustibles como las que se emplean para la atomización de petróleos pesados en centrales eléctricas, en los hornos de carbón, en la pulverización depinturas, etc.
Description
Selector de aerosol para la caracterización de
atomizadores de orificios múltiples.
Sectores eléctrico, energético, agricultura,
construcción y la industria de la automoción entre otros.
Dispositivo selector de un aerosol para la caracterización precisa
de boquillas de orificios múltiples empleados para la atomización,
por ejemplo, de los petróleos pesados de baja calidad,
suspensiones de sólidos en líquidos, emulsiones, en motores de
combustión interna, en la aplicación de pinturas, herbicidas y
procesos de secado, alquitranes, productos asfálticos, extinción de
fuegos, corte y recubrimiento de materiales, etc.
La atomización de líquidos tiene una gran
importancia por estar presente en múltiples procesos industriales y
aplicaciones de la vida diaria. Entre las más conocidas están la
combustión de combustibles líquidos (tanto en calderas y hornos como
en turbinas de gas y motores de combustión interna), procesos de
pintura, secado, extinción de fuegos, corte y recubrimiento de
materiales, dispersión de agentes químicos, etc. En otras ramas de
marcado interés social como la agricultura (riego, aplicación de
herbicidas e insecticidas), la construcción (aspersión de
alquitranes para el asfaltado de pavimentos) y la medicina
(aerosoles para la prevención y tratamiento de enfermedades
respiratorias) también es frecuente el uso de líquidos
atomizados.
El estudio de la generación de aerosoles a
partir de un volumen de líquido es un tema al que se han dedicado
innumerables esfuerzos de científicos e ingenieros desde hace más
de un siglo (Rayleigh, 1878). Desde la década de los años 30 del
siglo anterior, existen en la literatura científica reportes de
estudios tanto teóricos de estabilidad lineal (Squire, 1953) como
experimentales (Dombrowski y col., 1960), sobre la atomización de
líquidos. Un resumen de los diferentes tipos de boquillas de
atomización y sus aplicaciones puede consultarse en el libro
Atomization and Sprays de A. Lefevbre (1989), así como en
las referencias citadas en él.
Cuando el líquido a pulverizar es muy viscoso
(por ejemplo, petróleos de baja calidad o crudos, pinturas,
emulsiones, suspensiones, alquitranes, etc.), o cuando los caudales
necesarios son muy altos y el tamaño de las gotas requeridas muy
pequeños, se suelen emplear atomizadores con más de un orificio de
salida. Estas boquillas son muy comunes en aplicaciones
industriales. Un ejemplo típico son las boquillas de tipo "Y",
las cuales se emplean en el sector eléctrico desde el año 1965 (ver
patente US3185202), aunque el primer diseño de boquillas de fluido
auxiliar data de 1922 (ver patente US 1428896).
Este tipo de atomizadores se emplea cada vez más
hoy en día dada la continua disminución de calidad en los petróleos
líquidos que se emplean para la generación eléctrica, lo que se
demuestra por la actualidad de gran cantidad de patentes como la
US4249885 de 1981, la US2001030247 de 2001, así como la solicitud de
patente 200202944. Pueden también citarse como aplicaciones típicas
de las boquillas con más de un orificio de descarga los
atomizadores por presión que se emplean en los hornos de carbón
(patente IN153298), para pulverizar otros fluidos (patente
DE4230054) y en los motores diesel de combustión interna (patente
JP5321789).
Diseños de dispositivos selectores de spray se
pueden consultar en la bibliografía técnica sobre este tema.
Existen asimismo patentes referentes a casos similares. Un ejemplo
peculiar es el selector de agujeros de una armónica (patente
US3589232 de 1971), mediante el cual el músico puede ver de forma
individualizada la nota que toca. Relacionada de forma más directa
con la atomización de líquidos, están los selectores de modos
(aerosol fino, espuma o chorros) que se encuentran en los cabezales
de atomizadores que se emplean, por ejemplo, en las duchas. Algunos
de estos dispositivos se pueden ver en las patentes US6446882 y
US2002092927, ambas de 2002. Otras patentes consultadas describen
dispositivos selectores de sistemas de múltiples boquillas que se
emplean en aparatos a presión (patentes US3982698 de 1976, US4141504
de 1979 y AU5609796 de 1996) mediante la rotación de su cabezal
distribuidor. La regulación/selección del área de salida y del
caudal también han sido reclamadas en las patentes US3767120
(1973) y US5082183 (1992) respectivamente.
Sin embargo, según el conocimiento de los
autores, la selección individual de un orificio de salida en
boquillas con múltiples orificios para su correcta caracterización
y estudio, sin bloquear al mismo tiempo la salida por el resto de
los orificios, nunca se ha reclamado.
Desde el punto de vista constructivo, los
orificios de salida de la mayoría de las boquillas de múltiples
orificios se mecanizan de forma individual, por lo que es muy común
que existan ligeras diferencias entre ellos. Estas diferencias
pueden redundar en patrones de flujo asimétricos, con caudales
ligeramente diferentes entre los procedentes de cada orificio.
Desde el punto de vista científico, la medida del tamaño de gotas
con métodos de difractometría láser presenta el inconveniente de la
obscuración a la que se ve sometido el haz láser de análisis al
atravesar el aerosol. A mayor número de gotas mayor obscuración y
por tanto peores medidas. Es importante tener en cuenta que este
tipo de atomizadores suelen tener un semi-ángulo de salida global
entre 30º y 60º, por lo que la longitud de la región atravesada
por el haz láser ocupada por gotas puede ser de más de 50 cm.
\newpage
El dispositivo que se reclama a través de esta
patente facilita la caracterización de forma individual del
caudal, ángulo de salida y tamaño de gotas generadas por un
orificio de descarga trabajando el atomizador en las condiciones de
diseño. Como quedará demostrado en la prueba de aplicación de la
presente invención descrita en el Ejemplo 1, el adecuado diseño del
dispositivo permite que, con su uso, los aparatos de medida (en
particular, difractómetros láser), puedan proporcionar medidas
correctas de cada uno de los parámetros, eliminando todos los
factores que influyen en la pérdida de calidad de las mismas.
Anderson, A.A. (1976), Nozzle
selector valve. Patent Nº US3982698
Anderson, A.A. (1979), Central
flow nozzle selector. Patent Nº US4141504
Dahlin, D.L., Dahlin E.D.
(1992), Spray nozzle selector device. Patent Nº
US5082183
Dombrowski, N., Hasson, D.,
Ward, D.E. (1960), Some Aspects of Liquid Flow
Through Fan Spray Nozzzles, Chem. Eng. Sci., vol.12, pp.
35-50
Drobish, J.L., Biard, D.G.,
Merrit, J.R. (1996), Spray orifice selector system.
Patent Nº AU5609796
Dukes, S.A., Laffey, M.S.
(2002), Hand activated dispensing pump having sprayer/foamer
selector wheel. Patent Nº US2002092927
Gaudermann, R., Koeing, N.,
Kreutmair, J. Simpkin, D. (1994), Multihole
atomizer for fuel - is also used for liquids other than fuel. Patent
Nº DE4230054, Alemania
Harmon, K. (1973), Exit area
schedule selector system. Patent Nº US3767120
Hayne, P., J. McDonald.
(1922), Steam-atomizing
fuel-oil burner. Patent Nº US1428896
Lefevbre, A. (1989),
Atomization and Spray, Ed. Hemisphere Publishing Corp.,
USA
Lincheta, E. Suárez, J.,
Barroso, J. Lozano, A., Barreras, F.
(2002), Cabezal atomizador de alta eficiencia para líquidos
viscosos y su uso. Solicitud de patente 200202944 de diciembre de
2002, España
Martire, G.R., Dukes, S.A.,
Keung W.K., Trepina, G.R. (2002), Trigger
sprayer having sprayer/foamer selector nozzle cap. Patent Nº
US6446882
Mitchel, G.T. Cunningham, Jr. R.
(1965), Burner for a boiler. Patent Nº US3185202, USA
Peters, J.G. (1971), Harmonica
hole selector. Patent Nº US3589232, USA
Rayleigh, L. (1878), On the
Instabilities on Jets, Proceedings of the London Math.
Society, vol. 10, pp. 4-13
Reich, R.B. (1981), Heavy Fuel Oil
nozzle. Patent Nº US4249885
Satoshi, F. (1993), Multihole
nozzle type fuel injection on valve for diesel engine. Patent Nº
JP5321789, Japón
Struck, C-H.,
Schumacher, R. (1984), Multiorifice pressure nozzle
device for coke ovens. Patent Nº IN153298, Alemania
Strupp, Ch., Chung
I-P. (2001), High Efficiency Fuel Oil
Atomizer. Patent Nº US2001030247
Squire. H.B, (1953), Investigation
of the Instability of Moving Liquid Film, Brit. J. Appl.
Phys., vol. 4, pp. 167-169.
El dispositivo selector de aerosol objeto de
esta invención facilita, de una manera sencilla, la caracterización
detallada de los orificios individuales de un cabezal atomizador
de múltiples orificios. De acuerdo a los criterios de diseño y
construcción, el mismo está formado por un cilindro de cualquier
material metálico (aluminio, latón hierro, acero, etc.) o
plástico, abierto por ambas bases en el que se introduce la
boquilla. Del mecanizado interior del material se seleccionan los
valores adecuados de ángulos de salida y ángulo de asentamiento
para la correcta terminación del zócalo de sujeción. En dependencia
del diámetro del orificio y del ángulo de salida del chorro, se
realizan las oportunas operaciones de mecanizado exterior para
evitar que el chorro de gotas a caracterizar sea perturbado por el
choque con las paredes de la cavidad exterior por donde sale el
aerosol seleccionado. Por la apertura superior se introduce el
conjunto del cabezal atomizador a estudiar, mientras que a la
apertura inferior se le conecta una manguera para evacuar el flujo
de líquido del resto de los orificios que no se analizan sin
perturbar la medida del analizado, ni las condiciones de trabajo de
la boquilla que opera con todo su caudal.
La presente invención responde a la
imposibilidad, observada por los inventores, de estudiar de manera
individual los diferentes parámetros físicos de cada uno de los
orificios que conforman un cabezal atomizador de múltiples
orificios, manteniendo todas las condiciones de explotación y
dimensiones constructivas iguales a las de diseño en las pruebas,
sin la ayuda de dispositivos selectores de flujo.
Tal como se utiliza en la presente invención el
término "líquido a atomizar" se refiere, entre otros, a agua,
combustibles líquidos pesados (crudos, petróleos de baja calidad,
mezclas, etc.), pinturas, alquitranes, asfaltos, emulsiones,
suspensiones sólido-líquido, diversos tipos de
herbicidas e insecticidas y cualquier otro líquido. Por
"aerosol" se entiende el conjunto de gotas generado por
fragmentación de la masa líquida. Por "condiciones de
explotación" se entiende las presiones y caudales tanto del
líquido a atomizar como del fluido auxiliar, en caso de que el
pulverizador a estudiar sea de dos fluidos. En este caso, por
"fluido auxiliar" se entiende el que interactuando con el
fluido a atomizar induce su atomización, y podrá ser aire, vapor de
agua, cualquier otro gas o vapor, y en su caso más general,
cualquier fluido de densidad menor que el líquido a atomizar. Por
"cabezal atomizador" nos referimos al dispositivo (patente
200202944) utilizado para la atomización de cualquiera de cada uno
de los líquidos a atomizar señalados y que está constituido por
una boquilla de atomización, un dosificador del líquido a atomizar
y un casquillo de ensamblaje. La boquilla de atomización se
caracteriza porque está constituida por el ajuste solidario de dos
elementos consistentes en una pieza cónica exterior y una pieza
cónica interior que conforman unos canales de entrada y una cámara
de rotación intermedia. El dosificador consiste en una pieza
maciza con varias acanaladuras en la parte exterior por donde
circula el fluido a atomizar y un canal central por el que circula
el fluido auxiliar. El casquillo de ensamblaje es una pieza
exterior en la que se aloja el conjunto formado por la boquilla y
el atomizador, manteniéndolos acoplados en su correcta posición.
Un objeto de la presente invención lo constituye
el dispositivo selector de un aerosol individual en boquillas de
múltiples orificios, en adelante dispositivo selector, fabricado a
partir de un cilindro macizo de cualquier metal (aluminio, latón
hierro, acero, etc.) o plástico, mecanizada tanto interior como
exteriormente (Figuras 1 y 2) cuyo diseño permite la medida de los
diferentes parámetros de explotación, trabajando la boquilla en
sus condiciones de diseño, sin necesidad de recurrir a modelos
escalados o al sellado de los orificios que no se analizan, y
caracterizado además porque,
- -
- durante la construcción, el ángulo de asiento (\alpha) del zócalo interior será igual al de la superficie donde están alojados los agujeros de salida de la boquilla lo que garantiza un correcto ajuste,
- -
- la apertura superior (1) garantizará la entrada ajustada del cabezal atomizador al dispositivo selector,
- -
- las dimensiones interiores (d_{i}) y la apertura inferior (2) se dimensionarán de forma que se pueda evacuar todo el caudal de los orificios restantes sin perturbar el funcionamiento
- -
- la cavidad exterior (3) y el diámetro del orificio de salida del chorro seleccionado (4) serán los adecuados para permitir la salida de la nube de gotas atomizadas sin chocar con ninguna de las paredes.
Durante los experimentos, se acopla el cabezal
atomizador objeto de análisis de forma que la base de los agujeros
de salida de la boquilla repose sobre el zócalo interior (ver
Figura 3). A su vez, se hará coincidir uno de los orificios de
descarga de la boquilla con el agujero de salida del dispositivo
selector tal y como se muestra en la figura 3. El ajuste entre el
cabezal atomizador y el dispositivo selector se realizará mediante
dos o más tornillos de apriete, o en su defecto, mediante una
rosca, una abrazadera, o cualquier otro medio conveniente. En
dependencia del caudal de líquido que salga (diámetro del orificio
de salida del atomizador) y del ángulo de salida de la nube de
gotas, se fijarán las dimensiones tanto del orificio de descarga (4)
como de las dimensiones de la cavidad exterior (3). De esta forma,
el líquido a atomizar saldrá sin ser perturbado por el orificio.
El diámetro del orificio del extremo inferior del dispositivo
selector, así como las dimensiones interiores de éste vendrán
fijadas por el flujo volumétrico del cabezal atomizador. El extremo
inferior del dispositivo selector se conectará mediante rosca,
encasquillado, a presión, con abrazaderas o cualquier sistema de
sujeción con un tubo de descarga capaz de evacuar el fluido que sale
por los orificios que no se analizan.
Una vez que uno de los chorros líquido está
perfectamente alineado con el orificio de descarga del dispositivo
selector, se procede a caracterizar el mismo. Entre los parámetros
que pueden analizarse se incluyen la distribución del tamaño de las
gotas, el caudal y el ángulo de salida.
Como es bien conocido por los ingenieros e
investigadores que trabajan en el campo de la atomización,
dependiendo de la aplicación particular las características del
atomizador pueden variar. Así, un objeto particular de esta patente
lo constituye un dispositivo selector en el cual el ángulo de
inclinación del zócalo interior de asiento de la boquilla
(\alpha) puede variar entre 5º y 85º, respecto de los ejes
horizontal y vertical. Además, el diámetro del orificio de salida
(4) puede variar entre 0,1 y 10 mm, y el ángulo que conforma la
cavidad exterior (3) puede variar entre 5º y 85º.
De igual forma, un objeto particular de esta
patente lo constituye un dispositivo selector en el cual el
diámetro interior del dispositivo (d_{i}) dependerá de las
características del cabezal atomizador objeto de estudio, pudiendo
variar entre 10 y 200 mm. De igual forma, el conducto interior
puede ser cilíndrico o tronco-cónico, dependiendo
de las características del cabezal atomizador a estudiar.
Por otro lado, un objeto particular de esta
patente lo constituye un dispositivo selector en el cual la cavidad
exterior está caracterizada por los ángulos (\beta) y (\gamma)
y la longitud (l) tal y como se muestran en la figura 2. Estas tres
dimensiones se seleccionarán de forma que el aerosol objeto de
estudio no impacte en las paredes de la cavidad y por tanto no sea
perturbado. El ángulo (\gamma) puede variar entre 5º y 45º
respecto del plano vertical, mientras que la longitud (1) puede
estar entre 10 y 150 mm. El ángulo (\beta) puede variar su valor
entre 5º y 30º, respecto del plano horizontal.
Otro objeto particular de esta patente lo
constituye la utilización del dispositivo selector,
preferentemente, para la caracterización de cabezales atomizadores
que tengan más de un orificio de salida como los que se emplean en
los quemadores de los generadores de vapor industriales que queman
petróleos pesados de baja calidad, en calderas y hornos así como
en motores de combustión interna, y en cualquier otro proceso
industrial donde se desee atomizar fluidos como en la aplicación de
pintura, secado, extinción de fuegos, corte y recubrimiento de
materiales, dispersión de agentes químicos, etc. Estos
atomizadores pueden ser de presión o asistidos por un fluido
auxiliar. Dentro de los parámetros físicos que se pueden
caracterizar con precisión está la medida del tamaño de las gotas,
la medida del caudal de forma individual, así como la del ángulo
de salida del aerosol.
Otro objeto particular de esta patente lo
constituye un dispositivo selector empleado para la caracterización
de un atomizador por fluido auxiliar, cuyos fluidos son, entre
otros, aire y agua, y en general cualquier combinación de líquido y
un vapor o gas tal como se describe en el Ejemplo 1 de la presente
invención.
Finalmente, hay que destacar que las
características constructivas del dispositivo selector permiten su
fabricación en talleres de mecanizado sencillos, lo que incide en
la reducción de sus costes de construcción. Según las aplicaciones
específicas, puede construirse de acero inoxidable, latón, hierro
fundido, aluminio macizo y cualquier tipo de plástico, que,
dependiendo del uso, resista la abrasión, corrosión y temperatura
de los fluidos que se empleen como líquido a atomizar y fluido
auxiliar y soporte el rango de presiones de trabajo.
Figura
1
Dos vistas diferentes del isométrico del
selector de aerosol. a) seccionado para detallar el zócalo
interior, b) vista frontal de la cavidad exterior. En ellas se
pueden ver el orificio superior (1) por donde se introduce la
boquilla e inferior (2) o de descarga del líquido que no se
analiza. De igual forma se ven la cavidad exterior (3) y el
orificio de salida del chorro seleccionado (4) practicado sobre el
zócalo interior (5).
Figura
2
Vistas frontal y lateral del selector de
aerosol que muestra los orificios superior (1) e inferior (2),
la cavidad exterior (3) y el orificio de salida del chorro
seleccionado (4) practicado sobre el zócalo interior (5). En esta
figura además se detallan otras dimensiones constructivas como los
ángulos (\alpha), (\beta), y (\gamma) y las longitudes (l) y
(H).
Figura
3
Corte longitudinal que muestra el montaje
solidario de un cabezal atomizador formado por el distribuidor de
flujo (6), el casquillo de ensamblaje (7) y la boquilla (8) con el
dispositivo selector de aerosol (9), donde se puede apreciar la
coincidencia de uno de los orificios de descarga de la boquilla (10)
con el de salida del selector (11).
Figura
4
Imagen de un prototipo del dispositivo
selector para la caracterización de una boquilla
multi-orificio con un flujo volumétrico de 1
tonelada por hora.
Ejemplo
1
El ejemplo que a continuación se describe, no
debe entenderse sólo como una limitación del alcance del
dispositivo selector motivo de la presente invención. Por el
contrario, la presente invención trata de cubrir todas las
alternativas, variantes, modificaciones y equivalencias que puedan
incluirse dentro del espíritu y el alcance del objeto de
invención.
El dispositivo selector de aerosol individual de
la presente invención para boquillas de múltiples orificios
empleado en el ejemplo que se describe, está fabricado a partir de
un cilindro macizo de aluminio de 120 mm de longitud total y un
diámetro exterior de 61 mm, mecanizado tanto interior como
exteriormente. La apertura superior del dispositivo selector tiene
un diámetro interior de 49,1 mm por donde se introduce y aloja el
casquillo de ensamblaje del cabezal atomizador. El ajuste entre el
cabezal atomizador y el dispositivo selector se realiza mediante
tres tornillos M6 de apriete situados a 120º uno de otro. El
diámetro del orificio inferior, por donde sale el caudal de
líquido a atomizar que no se analiza es de 51 mm, por lo que el
dispositivo tiene una configuración ligeramente divergente.
Durante la construcción del mismo, el ángulo de
la base del zócalo interior donde asienta la boquilla es de 40º,
igual al de la superficie donde están alojados los agujeros de
salida de la boquilla, garantizando un correcto ajuste. La cavidad
exterior tiene una longitud (l) de 30 mm, un ángulo (\gamma) de
26,5º respecto del plano vertical y un ángulo (\beta) de 25,8º,
respecto del plano horizontal. El diámetro del orificio por donde
sale el chorro seleccionado al exterior es de 5 mm. De esta forma,
la nube de gotas atomizadas sale sin chocar con ninguna de las
paredes de la cavidad exterior del dispositivo y sin ser perturbada
por el orificio del dispositivo. El extremo inferior del
dispositivo selector se conectó mediante abrazaderas con un tubo de
descarga de 62 mm de diámetro interior, capaz de evacuar el fluido
que sale por los orificios que no se analizan.
Por otro lado, el cabezal atomizador ensayado
está formado por una boquilla de dos fluidos, un dosificador y un
casquillo de ensamblaje, todas ellas fabricadas en acero
inoxidable. La boquilla de atomización está conformada por dos
piezas cónicas independientes, una interior y otra exterior, las
cuales al montarse de forma solidaria ajustan entre sí formando
una cámara de mezcla. La cubierta exterior posee un diámetro
exterior en su parte más ancha de 40 mm y 8 orificios de salida con
diámetros de 3,5 mm cada uno, ubicados en una superficie con 40º
de inclinación respecto del eje vertical de la pieza. La pieza
cónica interior tiene 6 ranuras rectangulares de sección
transversal variable, con una sección cuadrada en la entrada de 4x4
mm, por donde circula el líquido. El agujero central por donde se
transporta el fluido auxiliar, aire en este caso, posee un
diámetro en la sección de entrada de 10 mm y un diámetro a la salida
de 4 mm. Con estas dimensiones, la boquilla tiene un caudal máximo
de diseño de 1,8 t/h de líquido a una presión de 0,5 MPa. Los
fluidos empleados en la caracterización fueron agua y aire. La
presión de diseño para el fluido auxiliar (aire) es de 0,6 MPa. En
las pruebas realizadas se mantuvo la boquilla trabajando en sus
condiciones de diseño.
El dosificador presenta 10 ranuras de
distribución del agua a atomizar y un agujero central por donde
circula el fluido atomizador. Las ranuras presentan una sección
cuadrada de 4,5x4,5 mm, desembocando en sendos orificios de 4,5 mm
de diámetro. El agujero central es de sección variable, con un
diámetro de entrada de 19 mm y a la salida de 10 mm. En la parte
posterior de dicha pieza hay una rosca interior donde se acopla la
tubería conductora del fluido auxiliar. El casquillo de ensamblaje
tiene un diámetro exterior de 49 mm y uno interior de 40 mm. En su
parte delantera termina en una pared de 4 mm de espesor con un
agujero biselado con un diámetro menor de 27,2 mm donde se aloja la
boquilla. En su parte posterior cuenta con una rosca métrica donde
se acopla el tubo proveniente del suministro del líquido.
Ejemplo
2
Una vez que uno de los chorros líquido está
perfectamente alineado con el orificio de salida, se procede a
caracterizar el mismo. Dentro de los parámetros que se han
estudiado se incluyen la distribución del tamaño de las gotas, el
caudal y el ángulo de salida. La distribución de tamaño de gotas
se midió con un difractómetro láser, el ángulo de salida por
análisis de imágenes tomadas con una cámara digital y el caudal
por el método de llenado de un recipiente previamente calibrado.
Uno de los aspectos interesante a destacar es el
hecho de que con el dispositivo selector se pudo medir el tamaño de
las gotas del aerosol con valores del coeficiente de obscuración
permisibles según las especificaciones del difractómetro,
independientemente de los parámetros de operación fijados en las
pruebas. Estos valores de obscuración están dentro del rango
aceptable para esta técnica de medida, sin necesidad de filtrar
espacialmente la nube de gotas y sin hacer correcciones matemáticas
a la medida. Se pudo observar además que, debido al efecto
aerodinámico, el ángulo del aerosol varía ligeramente del estimado
según el diseño del atomizador.
Claims (9)
1. Dispositivo selector que permite la
caracterización de forma individual del caudal, ángulo de
salida y distribución espacial del aerosol, así como el tamaño y
velocidad de las gotas, en boquillas de múltiples orificios, sin
necesidad de recurrir a modelos escalados o al sellado de los
orificios que no se analizan, y caracterizado además
porque:
- -
- es un cilindro, abierto por ambos extremos y mecanizado interior y exteriormente
- -
- el ángulo de asiento del zócalo interior (\alpha) será igual al de la superficie donde están alojados los agujeros de salida de la boquilla, garantizando un correcto ajuste.
- -
- los ángulos de mecanización de la cavidad exterior (\beta), y (\gamma) y el diámetro del orificio de salida (4) serán los adecuados para permitir la salida de la nube de gotas atomizadas sin ser perturbadas por ninguna de las paredes del dispositivo selector ni por el propio agujero.
2. Dispositivo selector para la
caracterización de boquillas de múltiples orificios según
la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro y el
conducto interior del mismo dependerán de las características del
cabezal atomizador objeto de estudio, aunque preferentemente
estará comprendido entre 10 y 200 mm, y será cilíndrico o
cónico.
3. Dispositivo selector según reivindicaciones 1
a 2, caracterizado porque las dimensiones tanto del
orificio de salida como de las dimensiones de la cavidad exterior
se fijarán en dependencia del caudal de líquido a utilizar y del
ángulo de salida del aerosol de gotas.
4. Dispositivo selector según reivindicaciones 1
a 3, caracterizado porque el extremo 5 inferior del selector
se conectará mediante rosca, encasquillado, a presión, con
abrazaderas o cualquier sistema de sujeción con un tubo de descarga
capaz de evacuar el fluido que sale por los orificios que no se
analizan.
5. Dispositivo selector según reivindicaciones 1
a 4, caracterizado porque el ángulo de inclinación del
zócalo interior (\alpha) de asiento de la boquilla, será igual al
de la superficie donde están alojados los agujeros de salida de la
boquilla, y variará preferentemente entre 5º y 85º, respecto de
los ejes horizontal y vertical.
6. Dispositivo selector según reivindicaciones 1
a 5, caracterizado porque el diámetro del orificio de
salida varía preferentemente entre 0,1 y 10 mm, dependiendo del
diámetro del orificio de salida del chorro de la boquilla a
analizar.
7. Dispositivo selector según reivindicaciones 1
a 6, caracterizado porque la cavidad exterior por donde se
descarga el aerosol a la atmósfera está formada por dos ángulos
(\beta y \gamma) que varían preferentemente entre 5º y 45º,
respecto de los ejes vertical y horizontal de la pieza.
8. Dispositivo selector según reivindicaciones 1
a 7, caracterizado porque la longitud de la cavidad
exterior por donde se descarga el aerosol a la atmósfera varía
preferentemente entre 10 y 150 mm.
9. Dispositivo selector empleado para la
caracterización de boquillas de múltiples orificios según
reivindicaciones 1 a 8, donde los atomizadores pueden ser de
presión o asistidos por un fluido auxiliar en cuyo caso, el fluido
auxiliar utilizado podrá ser aire, vapor de agua, cualquier otro
gas o vapor y cualquiera de sus combinaciones y de forma general,
cualquier fluido de densidad menor que el líquido a atomizar.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200402228A ES2257175B1 (es) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Selector de aerosol para la caracterizacion de atomizadores de orificios multiples. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200402228A ES2257175B1 (es) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Selector de aerosol para la caracterizacion de atomizadores de orificios multiples. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2257175A1 ES2257175A1 (es) | 2006-07-16 |
| ES2257175B1 true ES2257175B1 (es) | 2007-08-16 |
Family
ID=36676649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200402228A Expired - Fee Related ES2257175B1 (es) | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Selector de aerosol para la caracterizacion de atomizadores de orificios multiples. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2257175B1 (es) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB731539A (en) * | 1951-06-22 | 1955-06-08 | Rfgie Nationale Des Usines Ren | Portable apparatus for inspecting fuel injectors for internal combustion engines |
| ES186237U (es) * | 1972-11-20 | 1973-11-01 | Vilaseca Fructuoso Manuel | Rociador manual con selector de chorro. |
| ES275068U (es) * | 1983-10-19 | 1984-02-16 | Mateu Alsina Salvador | Dispositivo verificador para bombas de inyeccion |
| ES2126788T3 (es) * | 1993-10-12 | 1999-04-01 | Procter & Gamble | Envase de aerosol con caracteristicas de rociado ajustables. |
| DE10256135A1 (de) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Syspilot Industrie Consulting Gmbh | Vorrichtung zum Anschluss eines zur Messung des Luftmassenstroms oder des Luftvolumenstroms dienenden Messgeräts an eine Lackiervorrichtung |
-
2004
- 2004-09-17 ES ES200402228A patent/ES2257175B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB731539A (en) * | 1951-06-22 | 1955-06-08 | Rfgie Nationale Des Usines Ren | Portable apparatus for inspecting fuel injectors for internal combustion engines |
| ES186237U (es) * | 1972-11-20 | 1973-11-01 | Vilaseca Fructuoso Manuel | Rociador manual con selector de chorro. |
| ES275068U (es) * | 1983-10-19 | 1984-02-16 | Mateu Alsina Salvador | Dispositivo verificador para bombas de inyeccion |
| ES2126788T3 (es) * | 1993-10-12 | 1999-04-01 | Procter & Gamble | Envase de aerosol con caracteristicas de rociado ajustables. |
| DE10256135A1 (de) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Syspilot Industrie Consulting Gmbh | Vorrichtung zum Anschluss eines zur Messung des Luftmassenstroms oder des Luftvolumenstroms dienenden Messgeräts an eine Lackiervorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2257175A1 (es) | 2006-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2015528390A5 (es) | ||
| US7559491B1 (en) | Atomizer | |
| US10898912B2 (en) | Nozzles and methods of mixing fluid flows | |
| RU2647104C2 (ru) | Мелкодисперсный распылитель жидкости | |
| RU2615256C1 (ru) | Мелкодисперсный распылитель жидкости | |
| RU2434686C2 (ru) | Устройство распыления жидкости и распылительная головка (варианты) | |
| ES2257175B1 (es) | Selector de aerosol para la caracterizacion de atomizadores de orificios multiples. | |
| ES2338003T3 (es) | Pulvarizador neumatico mejorado (bajo-volumen tm) y un dispositivo antigoteo de el. | |
| ES2725923T3 (es) | Dispositivo de inyección adecuado para inyectar una carga de hidrocarburos en una unidad de refinado y procedimiento | |
| JP2004237282A (ja) | 二流体ノズル | |
| RU2530790C1 (ru) | Пневматическая форсунка кочетова | |
| JP2010094658A (ja) | 可搬放水装置 | |
| RU2551733C1 (ru) | Мелкодисперсный распылитель жидкости кочетова | |
| ES2247662T3 (es) | Capuchon de aire con forma de cupula. | |
| JP2004003518A5 (es) | ||
| ES2249074B1 (es) | Cabezal atomizador de alta eficiencia para liquidos viscosos y su uso. | |
| CN101312789B (zh) | 多排出孔喷射喷嘴 | |
| JP4664051B2 (ja) | スプレーガン | |
| RU2648188C1 (ru) | Мелкодисперсный распылитель жидкости | |
| RU109999U1 (ru) | Распылитель с многоструйной подачей жидкости и газа | |
| US7389951B2 (en) | Misting device | |
| US497480A (en) | thies | |
| US1132539A (en) | Hydrocarbon-nozzle of spray-carbureters and spray-burners. | |
| US651048A (en) | Sprayer or atomizer. | |
| RU2619561C1 (ru) | Распылитель жидкости кочетова |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20060716 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2257175B1 Country of ref document: ES |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180809 |