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MX2008010232A - Dispositivo de flujo mejorado y cartucho aplicado en el mismo. - Google Patents

Dispositivo de flujo mejorado y cartucho aplicado en el mismo.

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Publication number
MX2008010232A
MX2008010232A MX2008010232A MX2008010232A MX2008010232A MX 2008010232 A MX2008010232 A MX 2008010232A MX 2008010232 A MX2008010232 A MX 2008010232A MX 2008010232 A MX2008010232 A MX 2008010232A MX 2008010232 A MX2008010232 A MX 2008010232A
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MX
Mexico
Prior art keywords
flow
channel
opening
aforementioned
outlet
Prior art date
Application number
MX2008010232A
Other languages
English (en)
Inventor
Bart Hubert Edith Pauwels
Luc Gerard Ludovicus Maria Van Echelpoel
Original Assignee
Atlas Copco Airpower Nv
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Copco Airpower Nv filed Critical Atlas Copco Airpower Nv
Publication of MX2008010232A publication Critical patent/MX2008010232A/es

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Abstract

Dispositivo de flujo mejorado para fluidos, que consiste en: un alojamiento (2) el cual se encuentra conformado por una cabeza (3) con un canal de entrada (5) y un canal de salida (8), y un recipiente (4) el cual puede colocarse sobre la cabeza (3) y en el que se coloca un cartucho que consiste en un elemento de flujo activo (20) y una tapa (21) que definen un canal de flujo (22) con una abertura de entrada (23) y una abertura de salida (24), por lo que la abertura de entrada (23) del canal de flujo (22) es excéntrica con relación al eje (B-B') del elemento de flujo (20), mientras que la abertura de salida (24) se coloca centralmente; y por lo que la sección de flujo del canal de flujo (22) en cuanto a la abertura de entrada (23) a la abertura de salida (24) primeramente disminuye y después se incrementa nuevamente.

Description

DISPOSITIVO DE FLUJO MEJORADO Y CARTUCHO APLICADO EN EL MISMO" CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo de flujo mejorado, en particular, un dispositivo de flujo para fluidos que consiste principalmente en un alojamiento en el que se coloca un cartucho intercambiable.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En particular, la invención se refiere a un dispositivo de flujo cuyo alojamiento se encuentra conformado por: una cabeza con un canal de entrada corvo con una entrada y una salida y un canal de salida con una entrada y una salida; y un recipiente que puede colocarse sobre la cabeza anteriormente mencionada y en el que se ha colocado el cartucho intercambio anteriormente mencionado. El cartucho consiste en un elemento de flujo activo, por ejemplo, un elemento de filtro, un elemento de absorción, adsorción o catalizador por un lado, y de una tapa que define un canal de flujo por otro lado, con una abertura de entrada, por un lado, que se conecta a la salida del canal de entrada anteriormente mencionado de la cabeza cuando es instalada y que se encuentra orientada principalmente de manera transversal a la dirección axial del elemento de flujo, y una abertura de salida, por otro lado, que se conecta a un espacio interior del elemento de flujo activo anteriormente mencionado. Consecuentemente, la tapa anteriormente mencionada asegura que los fluidos sean conducidos a través del canal de entrada de la cabeza hacia el espacio interior del elemento de flujo activo. Después, los fluidos se desplazan a través de la pared porosa del elemento activo y subsecuentemente terminan en el recipiente que se conecta al canal de salida. Tales dispositivos de flujo ya son conocidos en forma de filtros, por lo que la abertura de entrada de canal de flujo, así como también su abertura de salida, se colocan centralmente en el dispositivo de flujo. El problema que surge con tales filtros es que el flujo de fluido entrante en la línea de entrada crea un ángulo de 90° en una distancia -corta, como resultado de lo cual se generan turbulencias en este flujo de fluido, lo que origina pérdidas de presión.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene como objetivo a proporcionar una única solución a las desventajas anteriormente mencionadas y a otras . Para este fin, la presente invención se refiere a un dispositivo de flujo mejorado para fluidos que consiste principalmente en: un alojamiento que se encuentra conformado por una cabeza con un canal de entrada corvo que tiene una entrada y una salida y un canal de salida con una entrada y una salida un recipiente que puede colocarse sobre la cabeza anteriormente mencionada en el cual se ha colocado un cartucho intercambiable que consiste en un elemento de flujo activo tubular de manera tal que un espacio suspendido en el recipiente alrededor del elemento de flujo activo, conectándose el espacio al canal de salida anteriormente mencionado y una tapa que define un canal de flujo con una abertura de entrada, por un lado, que se conecta a la salida del canal de entrada anteriormente mencionado de la cabeza y que se encuentra orientada principalmente de manera transversal a la dirección axial del elemento de flujo, y una abertura de salida, por otro lado, que se conecta a un espacio interior del elemento de flujo activo anteriormente mencionado, por lo que la abertura de entrada anteriormente mencionada del canal de flujo de la tapa se coloca excéntricamente con relación al eje del elemento activo, mientras que en la abertura de salida de este canal de flujo se coloca centralmente y por lo que el canal de flujo anteriormente mencionado en la tapa tiene una sección de flujo variable la cual, en cuanto a la abertura de entrada hacia la abertura de salida, primeramente disminuye sobre un tramo y después se incrementa nuevamente hacia la abertura de salida. Una ventaja de tal dispositivo de flujo mejorado de acuerdo con la invención es que, a medida que el abertura de entrada del canal de flujo de la tapa se coloca excéntricamente con relación al eje del elemento de flujo activo, mientras que su abertura de salida se coloca centralmente, el flujo de fluido es conducido al elemento de flujo activo de una mejor manera, como resultado de lo cual disminuyen las turbulencias. Una ventaja adicional de tal dispositivo de flujo mejorado es que, como se evidencia a partir de las pruebas, la disminución inicial de la sección de flujo, en cuanto a la abertura de entrada hacia la abertura de salida del canal de flujo, lleva a una reducción considerable de la pérdida de presión. Estudios han demostrado que esta disminución inesperada de la pérdida de presión, al reducir la sección de flujo en el canal de flujo, se debe a que se reduce el espacio en el canal de flujo el cual pueden ocurrir las turbulencias . En una modalidad preferida de un dispositivo de flujo mejorado de acuerdo con la invención, el canal de flujo es corvo, por lo que al interior de la curva, el canal se encuentra confinado por una pared cóncava, la cual tiene preferentemente una tendencia elíptica, y que se encuentra confinada al exterior por una pared con una parte cóncava y una parte convexa que sigue la trayectoria de aquella . Una ventaja de tal dispositivo de flujo mejorado es que la pared cóncava asegura, al interior del doblez, que existe una disminución gradual de la sección de flujo, como resultado de lo cual se reducen las turbulencias y recirculaciones en el flujo de fluido entrante y se obtiene un flujo prácticamente laminar. La invención también se refiere a un cartucho que puede aplicarse en un dispositivo de flujo mejorado, como se describe con anterioridad, y el cual consiste en un elemento de flujo activo tubular y que define una tapa de canal de flujo con una abertura de entrada, por un lado, que se encuentra orientado principalmente de manera transversal y que se encuentra orientada principalmente de manera transversal a la dirección axial del elemento de flujo, y una abertura de salida, por otro lado, que se conecta a un espacio interior del elemento de flujo activo anteriormente mencionado, por lo que la abertura de entrada anteriormente mencionada del canal de flujo de la tapa se coloca excéntricamente con relación al eje del elemento de flujo, mientras que el acto de salida de este canal de flujo se coloca centralmente, y por lo que el canal de flujo anteriormente mencionado en la tapa tiene una sección de flujo variable la cual, en cuanto a la abertura de entrada hacia la abertura de salida, primeramente disminuye sobre un tramo y después se incrementa nuevamente hacia la abertura de salida.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Con objeto de explicar mejor las características de la invención, se brinda la siguiente modalidad preferida de un dispositivo de flujo mejorado de acuerdo con la invención únicamente como ejemplo y sin limitantes de ninguna manera, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales : La Figura 1 es una sección de un dispositivo de flujo mejorado de acuerdo con la invención; La Figura 2 representa un cartucho de filtro en perspectiva, indicado por F2 en la Figura 1; La Figura 3 representa una vista de acuerdo con la flecha F3 en la Figura 2; La Figura 4 representa una vista de acuerdo con la flecha F4 en la Figura 2; La Figura 5 es un corte de acuerdo con la línea V-V en la Figura 4; La Figura 6 representa el tamaño de la sección de flujo del canal de flujo, como se representa en la Figura 5, en función de la posición de flujo axial.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras 1 a 5 representan un dispositivo de flujo mejorado 1 para fluidos que, en este caso pero no necesariamente, asumen la forma de un filtro que consiste principalmente en un alojamiento 2 el cual se encuentra conformado por una cabeza 3 y un recipiente 4. La cabeza 3 se encuentra conformada por una pieza fundida en este caso, por ejemplo, está hecha de aluminio, y se proporciona con un canal de entrada corvo 5 que tiene una entrada 6 y una salida 7 y un canal de salida 8 con una entrada 9 y una salida 10. Esta modalidad, la entrada 6 del canal de entrada 5 se alinea con la salida 10 del canal de salida 8, y tanto esta entrada 6 como la salida 10 se proporcionan con un hilo de rosca interno 11. La salida 7 del canal de entrada 5 y la entrada 9 del canal de salida 8 se colocan uno junto al otro en la cabeza 3. Transversal a la dirección de flujo principal Z, paralelo a la entrada 6 y salida 10 alineadas, la cabeza 3 se proporciona con una caja cilindrica 12 que delimita un espacio interior 13 y que forma una abertura de conexión 14 para el recipiente 4 en su extremo libre.
El canal de salida 8 se conecta al espacio interior 13 y en su extremo libre asume una orientación paralela, o principalmente paralela, respecto al eje A-A' de la caja 12. El canal de entrada 5 es corvo, de manera tal que se obtiene una transición gradual desde la dirección de flujo principal Z hacia la dirección que es transversal a aquella, de acuerdo con el eje anteriormente A-A' mencionado . La sección de flujo del canal de entrada 5, por un lado, y el canal de salida 8, por otro lado, es en este caso, pero no necesariamente, igualmente grande o casi igualmente grande . El recipiente 4 consiste principalmente en un cuerpo tubular 15 que se encuentra sellado por fondo 16 en un extremo lejano, y el cual, cerca de su borde libre, se proporciona con un hilo de cuerda interno 17 el cual puede funcionar en conjunto con un hilo de cuerda externo 18 cerca de la abertura de conexión 14 de la cabeza 3. Al interior del recipiente 4 se proporciona un cartucho intercambiable 19 que consiste principalmente en un elemento de flujo activo tubular 20 que en este caso tiene forma de elemento de filtro, y de una tapa 21 que define un canal de flujo 22 con una abertura de entrada 23, por un lado, que se conecta a la salida 7 del canal de entrada 5 anteriormente mencionado de la cabeza 3 cuando es instalada y que se encuentra orientada principalmente de manera transversal a la dirección axial del elemento de flujo 20, y una abertura de salida 24, por otro lado, que se conecta a un espacio interior del elemento de flujo activo 20 anteriormente mencionado. Cerca de la abertura de salida 24 anteriormente mencionada, la tapa 21 se encuentra en este caso proporcionada con centradores 25 para centrar al elemento de flujo activo 20 en el puerto 4, centradores que en este caso tienen forma de anillo 26 con aberturas 27, el cual funciona en conjunto con la pared interior de la caja 12 anteriormente mencionada de la cabeza 3. Sin embargo, uno siempre debe tener en cuenta el proporcionar un paso suficiente a fin de no generar ninguna caída de presión adicional . Es evidente que los centradores anteriormente mencionados no se encuentran restringidos a un anillo colocado alrededor de la tapa 21, sino que también pueden conformarse de muchas otras maneras, tales como por ejemplo, principalmente en forma de aletas dirigidas radialmente o lo similar que funcionan en conjunto con la pared interior de la caja axial 12. De acuerdo con la invención, la abertura de entrada 23 anteriormente mencionada del canal de flujo 22 de la tapa 21 se coloca excéntricamente con relación al eje B-B' del elemento de flujo 20, eje B-B' que en este caso coincide con el eje A-A' anteriormente mencionado de la caja 12, mientras que la abertura de salida 24 de este canal de flujo 22 se coloca centralmente. Como se indica claramente en las Figuras 3 y 5, el canal de flujo 22 tiene un doblez, por el que al interior del doblez el canal 22 se encuentra confinado por una pared cóncava 28 que es elíptica en una modalidad preferida, y al exterior se encuentra confinado por una pared 29 con una parte cóncava y una parte convexa que sigue la trayectoria de aquella. El canal de flujo 22 anteriormente mencionado en la tapa 21 tiene una sección de flujo variable de acuerdo con la invención el cual, como se representa en la Figura 6, en cuanto a la abertura de entrada 23 hacia la abertura de salida 24, primeramente disminuye sobre un tramo y después se incrementa nuevamente hasta la abertura de entrada 24. El eje vertical en la Figura 6 representa la sección de flujo del canal de flujo 22, mientras que el eje horizontal representa el largo en la dirección de flujo de este canal de flujo en cuanto a la abertura de entrada 23 hasta la abertura de salida 24. En este caso, pero de manera no restrictiva, el tamaño de la sección de flujo disminuye hasta prácticamente 80% de la sección de flujo en la abertura de entrada 23, después de lo cual la sección de flujo se incrementa gradualmente hasta la abertura de salida 24. El funcionamiento del dispositivo de flujo mejorado 2 de acuerdo con la invención es sencillo y se describe de la siguiente manera. Un gas o líquido a ser filtrado se suministra, por ejemplo, mediante la entrada 6 de la cabeza 3 y es conducido mediante el canal de entrada 5 y subsecuentemente a través del canal de flujo 22 hacia el espacio interior del elemento de flujo activo 20 de manera ahusada. Consecuentemente, la tapa 21 anteriormente mencionada forma una división entre la parte de entrada del dispositivo de flujo 1, por un lado, que consiste en el canal de entrada 5, el canal de flujo 22 y el espacio interior en el elemento de flujo activo 20, y una parte de salida, por otro lado, que se encuentra formado por el espacio 30 en el recipiente 4 alrededor del elemento de flujo activo 20; el espacio en la cabeza 3 alrededor de la tapa 21; y el canal de salida 8. Gracias a la diferencia de presión entre la parte de entrada y la parte de salida anteriormente mencionadas, el fluido es conducido a través del material de filtro poroso.
De esta manera, el gas filtrado o el líquido filtrado termina en el espacio 30 entre el elemento de flujo activo 20 y el recipiente 4. Este espacio 30 se conecta mediante las aberturas 27 al canal de salida 8 de la cabeza 3, donde el gas y líquido es conducido a la salida 10. Gracias a la disminución inicial de la sección de flujo, en cuanto a la abertura de entrada 23 hacia la abertura de salida 24 del canal de flujo 22, se obtiene una reducción considerable de la pérdida de presión de acuerdo con la invención que, como se evidencia a partir de estudios elaborados, se debe al hecho de que se reduce el espacio en el canal de flujo 22 en el cual se generan las turbulencias . Además, a medida que la abertura de entrada 23 del canal de flujo 22 de la tapa 21 se coloca excéntricamente con relación al eje del elemento de flujo activo 30, mientras que su abertura de salida 24 se coloca centralmente, esto proporciona una mejor conducción del flujo de fluido al elemento e flujo activo, como resultado de lo cual disminuyen las turbulencias. Otra ventaja es que, gracias a la forma de la pared con cada 28, el flujo de fluido tratado en el espacio en la cabeza 3 alrededor de la tapa 21 es conducido hacia afuera de mejor manera que con los dispositivos de flujo conocidos, de manera tal que en este lugar también se generan menos pérdidas de presión. Es evidente que el elemento de flujo activo 20 en el ejemplo determinado también puede ser otro elemento activo que un elemento de filtro, tal como por ejemplo un deshumidificador de aire el cual puede contener un desecante u otro medio de absorción o adsorción. El elemento de flujo activo también puede comprender un catalizador o, por ejemplo, carbono activo. La presente invención no pretende restringirse a la modalidad brindada como ejemplo y representada en los dibujos anexos; por el contrario, tal dispositivo de flujo mejorado y el cartucho aplicado pueden aplicarse consecuentemente en diferentes formas y dimensiones mientras aún se encuentra dentro del alcance de la invención .

Claims (10)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecedente, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones.
  2. REI I DICACIONES 1. Dispositivo de flujo mejorado para fluidos, que consiste principalmente en: un alojamiento (2) el cual se encuentra conformado por una cabeza (3) con un canal de entrada corvo (5) que tiene una entrada (6) y una salida (7) y un canal de salida (8) con una entrada (9) y una salida (10) ; y un recipiente (4) el cual puede colocarse sobre la cabeza (3) anteriormente mencionada y en el que se coloca un cartucho intercambiable (20) , el cual consiste en un elemento de flujo activo tubular, de manera tal que se forma un espacio (30) en el recipiente (4) alrededor del elemento de flujo activo (20) , conectándose el espacio (30) al canal de salida (8) anteriormente mencionado; y definiendo una tapa (21) un canal de flujo (22) con una abertura de entrada (23) , por un lado, que se conecta a la salida (7) del canal de entrada (5) anteriormente mencionado de la cabeza (3) cuando es instalada y que se encuentra orientada principalmente de manera transversal a la dirección axial del elemento de flujo (20) , y una abertura de salida (24) , por otro lado, que se conecta a un espacio interior del elemento de flujo activo (20) anteriormente mencionado, caracterizado porque la abertura de entrada (23) anteriormente mencionada del canal de flujo (22) de la tapa (21) se coloca excéntricamente con relación al eje (?-?') del elemento de flujo (20), mientras que la abertura de salida (24) de este canal de flujo (22) se coloca centralmente, y porque el canal de flujo (22) anteriormente mencionado en la tapa (21) tiene una sección de flujo variable que, en cuanto a la abertura de entrada (23) hacia la abertura de salida (24) , primeramente disminuye sobre un tramo y después se incrementa nuevamente hacia la abertura de salida (24) . 2. Dispositivo de flujo mejorado según la reivindicación 1, caracterizado porque el canal de flujo (22) tiene un doblez, por el que al interior del doblez, el canal se encuentra confinado por una pared cóncava (28), y al exterior por una pared (29) con una parte cóncava que sigue la trayectoria de la parte convexa.
  3. 3. Dispositivo de flujo mejorado según la reivindicación 2, caracterizado porque la pared cóncava (28) anteriormente mencionada tiene una tendencia elíptica al interior del doblez .
  4. 4. Dispositivo de flujo mejorado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tapa (21) anteriormente mencionada forma una división entre la parte de entrada entre la parte de entrada del dispositivo de flujo 1, por un lado, que consiste en el canal de entrada (5) , el canal de flujo (22) y el espacio interior en el elemento de flujo activo (20) , y una parte de salida, por otro lado, que se encuentra formada por: el espacio (30) en el recipiente (4) alrededor del elemento de flujo activo (20) ; el espacio en la cabeza (3) alrededor de la tapa (21); y el canal de salida (8) .
  5. 5. Dispositivo de flujo mejorado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tapa (21) anteriormente mencionada se proporciona con centradores a fin de centrar el elemento de flujo activo (20) en el recipiente (4) .
  6. 6. Dispositivo de flujo mejorado según la reivindicación 5, caracterizado porque los centradores anteriormente mencionados se encuentran formados predominantemente por aletas dirigidas radialmente que funcionan en conjunto con la pared interior de una caja axial (12) la cual es parte de la cabeza anteriormente mencionada (3) .
  7. 7. Dispositivo de flujo mejorado según la reivindicación 5, caracterizado porque los centradores anteriormente mencionados se encuentran formados por un anillo (26) con aberturas (27) colocadas en una caja axial (12) , la cual es parte de la cabeza (3) anteriormente mencionada .
  8. 8. Dispositivo de flujo mejorado según cualquiera de las reivindicaciones anteriormente mencionadas, caracterizado porque el recipiente (4) anteriormente mencionado se proporciona con centradores a fin de centrar prácticamente el elemento de flujo activo (20) en el recipiente (4) .
  9. 9. Cartucho que puede aplicarse en un dispositivo de flujo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y el cual consiste en un elemento de flujo activo tubular (20) y una tapa (21) que define un canal de flujo (22) con una abertura de entrada (23) , por un lado, la cual se encuentra orientada principalmente de manera transversal a la dirección axial del elemento de flujo (20) , y una abertura de salida (24) , por otro lado, que se conecta a un espacio interior del elemento de flujo activo (20) anteriormente mencionado, caracterizado porque la abertura de entrada anteriormente mencionada (23) del canal de flujo (22) de la tapa (21) se coloca excéntricamente con relación al eje (B-B' ) del elemento de flujo (20) , mientras que la abertura de salida (24) de este canal de flujo (22) se coloca centralmente, y porque el canal de flujo (20) anteriormente mencionado en la tapa (21) tiene una sección de flujo variable la cual, en cuanto a la abertura de entrada (23) hacia la abertura de salida (24) , primeramente disminuye sobre un tramo y después se incrementa nuevamente hacia la abertura de salida (24) .
  10. 10. Cartucho según la reivindicación 9, caracterizado porque el canal de flujo (22) tiene un doblez, por lo que el canal (22) se encuentra confinado al interior del doblez por una pared cóncava (28) , y que se encuentra confinado al exterior por una pared (29) con una parte cóncava y una parte convexa que sigue la trayectoria de aquella.
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