BR112016006094A2 - secador para gás comprimido, instalação de compressor equipada com um secador e método para secar gás - Google Patents

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Abstract

secador para gás comprimido, instalação de compressor equipada com um secador e método para secar gás secador que é provido com um vaso de pressão (2) com uma zona de secagem (3) e zona de regeneração (5); em que a zona de regeneração (5) compreende uma primeira subzona (6) e uma segunda subzona (7); em que o secador compreende ainda um tambor rotativo (9) no vaso de pressão (2) com um agente de secagem (8), onde a saída da zona de regeneração (5) está ligada à zona de secagem (3) através de um tubo de ligação (13) com um arrefecedor (15) e separador de condensado; em que um tubo de derivação (17) está ligado à saída da zona de secagem (3) e está também ligado à entrada da segunda subzona (7); e onde um ventilador (19) é providenciado para realizar um fluxo de regeneração desde a zona de secagem (3) para a segunda subzona (7). figura 2.

Description

SECADOR PARA GÁS COMPRIMIDO, INSTALAÇÃO DE COMPRESSOR EQUIPADA COM UM SECADOR E MÉTODO PARA SECAR GÁS
A presente invenção se relaciona com um secador para gás comprimido, uma instalação de compressor e um método para secar gás .
Os secadores para gás comprimido já são conhecidos, cujos secadores são providenciados com um vaso contendo uma zona de secagem e uma zona de regeneração, e possivelmente uma zona de arrefecimento; uma primeira entrada para a zona de secagem para o fornecimento de gás comprimido a ser seco e uma primeira saida da zona de secagem para a remoção de gás seco; uma segunda entrada para a zona de regeneração para o fornecimento de um gás de regeneração quente e uma segunda saida da zona de regeneração e a zona de arrefecimento opcional; um tambor rotativo no vaso com um agente de secagem regenerável ai e meios de acionamento para girar tal tambor de modo que o agente de secagem seja movido sucessivamente através da zona de secagem e a zona de regeneração, em que a dita saida da zona de regeneração e a zona de arrefecimento opcional estejam ligadas à primeira entrada da zona de secagem através de um tubo de ligação com um arrefecedor e um separador de condensado e onde os ditos secadores são configurados de modo que, durante a operação do secador, a taxa de fluxo de gás que deixa a zona de regeneração e a possivel zona de arrefecimento através da segunda saida é igual ou quase igual à taxa de fluxo de gás que é subsequentemente guiado através da primeira entrada na zona de secagem a ser seca.
Um exemplo de um secador no qual a taxa de fluxo de gás de regeneração que deixa a zona de regeneração corresponde à taxa de fluxo de gás a ser seco que é guiada para a zona de secagem é descrito no documento WO 01/87463. O gás quente comprimido é guiado, em primeiro lugar, através da zona de regeneração onde atua como gás de regeneração e absorve umidade do agente de secagem para a regeneração deste agente de secagem. Na forma de realização descrita no documento WO 01/87463, o ar ambiente é comprimido, por exemplo, através de um compressor de ar, e este
2/18 ar não só realiza um aumento de pressão durante a compressão mas também experiencia um aumento de temperatura, de modo que a umidade relativa deste ar cai e este ar é capaz de absorver a umidade do agente de secagem. Os secadores que utilizam o calor da compressão presente no gás de regeneração comprimido são também conhecidos na indústria pelo nome de secadores de calor de compressão ou secadores HOC.
Após passar através da zona de regeneração, o gás de regeneração quente apresenta uma umidade relativa mais elevada. O gás úmido que deixa a zona de regeneração é então guiado através de um arrefecedor no tubo de ligação de modo que a temperatura do gás cai abaixo do ponto de condensação de pressão e ocorre a condensação da umidade no gás. As gotas aí formadas são então removidas através do separador de condensado de modo que o gás comprimido agora arrefecido é 100% saturado e é guiado na sua totalidade para a primeira entrada da zona de secagem e depois através desta zona de secagem, onde o agente de secagem extrai umidade deste gás comprimido através de sorção (adsorção e/ou absorção) . O gás seco que sai da zona de secagem pode ser usado em uma rede de ar comprimido a jusante do secador para todos os efeitos, tal como transporte pneumático, acionar ferramentas pneumáticas e similar.
É característico do tipo de secador descrito acima no
documento WO 01/87463 que a totalidade ou praticamente a
totalidade do fluxo do gás comprimido que tem origem no
compressor é guiada, em primeiro lugar, através da zona de
regeneração, e depois totalmente através da zona de secagem. Os
secadores que utilizam tal fluxo total de gás através da zona de
regeneração e a zona de secagem são também denominados secadores de fluxo total.
Em outras formas de realização, por exemplo, como descrito no documento WO 2006/012711, a maior parte do gás comprimido quente que deixa o compressor é guiada, em primeiro lugar, através de um pós-arrefecedor para então ser guiada para a zona de secagem. Apenas uma porção do gás comprimido quente é enviada a jusante do compressor e a montante do pós-arrefecedor
3/18 de modo a ser guiada para a zona de regeneração para regeneração do agente de secagem. Tal secador como descrito no documento WO 2006/012711 é, deste modo, um secador de calor de compressão, mas não opera de acordo com o principio de fluxo total, na medida que não é o fluxo total do gás comprimido quente que é usado como gás de regeneração.
O documento WO 2011/017782 também descreve um secador de calor de compressão que não opera de acordo com o principio de fluxo total acima mencionado. O secador como descrito no documento WO 2011/017782 apresenta a característica particular de que a zona de regeneração compreende duas subzonas, isto é, uma primeira subzona através da qual um primeiro fluxo de regeneração é guiado e uma segunda subzona através da qual um segundo fluxo de regeneração é guiado, e em que o secador é configurado de modo que a umidade relativa do segundo fluxo de regeneração é inferior à umidade relativa do primeiro fluxo de regeneração acima mencionado que é guiado através da primeira subzona. A segunda subzona está preferencialmente no final da zona de regeneração. Desta forma, pode ser absorvida mais umidade do agente de secagem do que de forma convencional, de modo que mais umidade pode então ser sorvida pelo agente de secagem a partir do gás a ser seco na zona de secagem.
Com tal secador de acordo com o documento WO 2011/017782 pode ser que em certas circunstâncias, por exemplo, ao iniciar um compressor que fornece gás a ser seco ao secador, o fluxo desejado do segundo fluxo de regeneração não pode ser realizado na medida que a pressão na zona de secagem não aumentou o suficiente. Em alguns casos o gás da zona de regeneração pode mesmo temporariamente entrar na saída da zona de secagem através de quaisquer fugas ou mesmo tubo de derivação, que poderá resultar em picos de pontos de condensação indesejados. O objetivo da presente invenção é evitar isto em tantas circunstâncias quanto possível.
A presente invenção se relaciona com um secador melhorado que providencia um desempenho ótimo relativamente ao consumo de energia e relativamente à eficiência do secador, ao utilizar de
4/18 forma ótima o calor intrínseco do gás comprimido fornecido, e também ao obter uma secagem profunda do agente de secagem, de modo que a umidade relativa do gás comprimido que deixa o secador pode ser tão baixa quanto possível. Adicionalmente, a invenção tem como objetivo ser capaz de garantir uma maior eficácia de secagem da forma mais ótima na maioria das condições de utilização e também evitar picos de pontos de condensação ao iniciar o sistema.
Para este efeito, a presente invenção se relaciona com um secador para gás comprimido, e este secador é providenciado com um vaso que contém uma zona de secagem e uma zona de regeneração; uma primeira entrada para a zona de secagem para o fornecimento de um gás comprimido quente a ser seco e uma primeira saída da zona de secagem para a renovação de gás seco; em que a zona de regeneração acima mencionada compreende uma primeira subzona com uma primeira entrada para um primeiro fluxo de regeneração e uma segunda subzona com uma segunda entrada para um segundo fluxo de regeneração e onde a zona de regeneração é ainda provida com uma segunda saída para os fluxos de regeneração da primeira e segunda subzonas; onde o secador é ainda providenciado com um tambor rotativo no dito vaso com um agente de secagem regenerável aí e meios de acionamento para girar o tambor acima mencionado, de modo que o agente de secagem pode ser movido sucessivamente através da zona de secagem e a zona de regeneração, em que a segunda saída acima mencionada da zona de regeneração é ligada à primeira saída acima mencionada da zona de secagem através de um tubo de ligação com um arrefecedor e separador de condensado aí, em que uma primeira extremidade do tubo de derivação está ligada à primeira saída da zona de secagem da segunda subzona; em que o secador está configurado de modo que todo o fluxo de gás a ser seco é guiado, em primeiro lugar, através da zona de regeneração antes de ser guiado através da zona de secagem; e em que são providenciados os meios para aumentar o dito segundo fluxo de regeneração da zona de secagem, através do tubo de derivação, para a segunda
5/18 subzona e estes meios compreendem um ventilador no dito tubo de ligação.
O termo ventilador significa um dispositivo que é configurado para aumentar ativamente a pressão de um gás ou mistura de gases tal como ar, por exemplo, um compressor. A expressão aumentar a pressão significa que a pressão no lado de saida do ventilador é mais elevada do que no lado de entrada deste ventilador, quando o mesmo está em funcionamento.
Um ejetor venturi, neste contexto, não é considerado um ventilador.
O tubo de ligação de acordo com a invenção pode ser realizado de formas diferentes, e é configurado de modo a permitir canalizar um fluxo, por exemplo, na forma de um tubo ou outra forma de canalização que pode ou não ser integrada.
A expressão no dito tubo de ligação significa que o ventilador é configurado de modo que é capaz de aumentar o fluxo de gás através deste tubo de ligação.
Devido à presença dos ditos meios para aumentar o segundo fluxo de regeneração, é garantido que é sempre fornecido gás muito seco da saida da zona de secagem para a segunda subzona para uma operação de secagem profunda do agente de secagem. A fiabilidade operacional e maior eficiência do secador podem assim ser garantidas.
Adicionalmente a conseguir o dito objetivo de garantir a elevada eficiência em diferentes condições, o local especifico dos meios para realizar o segundo fluxo de regeneração também leva à possibilidade de definir a pressão na primeira saida da zona de secagem mais elevada do que a pressão na primeira entrada da primeira subzona da zona de regeneração, de modo que isto evita que o gás úmido da entrada da primeira subzona da zona de regeneração se possa mover através de quaisquer fugas para a saida da zona de secagem e, deste modo, afetar negativamente o nivel de umidade do gás seco.
De acordo com uma carateristica preferida, a segunda subzona acima mencionada está no final da zona de regeneração, ou por outras palavras, no lado da zona de regeneração ao longo
6/18 da qual o agente de secagem, durante a rotação do tambor, deixa a zona de regeneração para entrar novamente na zona de secagem.
De acordo com uma forma de realização particular, o ventilador acima mencionado é equipado com um acionador controlável que está ligado a um sistema de controlo ao qual um ou mais sensores estão ligados para determinar a diferença de pressão entre a saida da zona de secagem e a entrada da primeira subzona da zona de regeneração, e onde o sistema de controlo acima mencionado é provido com um algoritmo que controla a velocidade do acionador acima mencionado com base na diferença de pressão acima mencionada.
Deste modo, pode ser aplicado um controlo continuo ativo que evita que o gás úmido entre na saida da zona de secagem em todas as condições. Pode então ser obtido um aumento da fiabilidade do secador.
De acordo com uma característica particular da invenção, o secador é ainda providenciado com meios de restrição que evitam que o gás da zona de secagem flua para a zona de regeneração através do tubo de ligação. De acordo com uma forma de realização, tais meios de restrição podem compreender uma válvula anti-retorno que é fixa no tubo de ligação acima mencionado e que é configurada de modo que apenas permita um fluxo de gás da zona de regeneração para a zona de secagem e não vice-versa.
Deste modo, pode ser garantido que, mesmo quando o secador não está a funcionar pois não está a ser fornecido gás para ser seco, a zona de secagem pode ser mantida em pressão, pelo menos, durante um certo tempo, e também ao reiniciar o secador a diferença de pressão acima mencionada está presente ou pode, pelo menos, ser atingida mais rapidamente.
De acordo com uma característica preferida da invenção, é providenciado um elemento de aquecimento (aquecedor) no tubo de derivação acima mencionado. O elemento de aquecimento acima mencionado pode ser tornado controlável, caso necessário. Isto significa que a temperatura do elemento de aquecimento pode ser tornada controlável ao providenciar meios de controlo que podem
7/18 ser operados quer manualmente ou através de uma unidade de controlo, ou ambas. Possivelmente, o elemento de aquecimento pode ser providenciado com um sensor de temperatura para medir a temperatura no elemento de aquecimento, cujo sensor de temperatura, por exemplo, pode ser ligado à dita unidade de controlo, de modo a poder chegar a um valor definido de temperatura, por exemplo através de regulação PID, ao comparar o valor de temperatura medido com tal valor definido e subsequentemente, quer manualmente ou de forma automática através de tal unidade de controlo, ajustar a temperatura no elemento de aquecimento de forma adequada.
A presença do elemento de aquecimento permite que a umidade relativa do segundo fluxo de regeneração seja ainda mais diminuída, de modo que pode ser realizada uma secagem mais profunda do agente de secagem.
A presente invenção também se relaciona com uma instalação de compressor equipada com um compressor com uma entrada para o gás ser comprimido e um tubo de pressão para gás comprimido, e este tubo de pressão é ligado a uma primeira entrada de uma primeira subzona de uma zona de regeneração de um secador para o fornecimento de um primeiro fluxo de regeneração quente para esta subzona, em que o secador compreende um vaso com a zona de regeneração acima mencionado e uma zona de secagem; em que este secador é providenciado com uma primeira entrada da zona de secagem e uma primeira saída da zona de secagem, uma segunda subzona da zona de regeneração com uma segunda entrada e uma segunda saída da zona de regeneração; onde um tambor rotativo é providenciado no vaso com um agente de secagem regenerável e meios de acionamento para girar o tambor acima mencionado de modo que o agente de secagem se move sucessivamente através da zona de secagem e a zona de regeneração; em que a segunda saída da zona de regeneração acima mencionada está ligada através de um tubo de ligação a um arrefecedor e separador de condensado para a primeira entrada da zona de secagem acima mencionada; em que a primeira saída da zona de secagem está ligada à segunda entrada da segunda subzona acima mencionada através de um tubo
8/18 de derivação para o fornecimento de um segundo fluxo de regeneração; em que a instalação do compressor é configurada de modo que todo o fluxo do gás comprimido quente a ser seco, proveniente do compressor, é guiado em primeiro lugar para a zona de regeneração, antes de ser guiado através da zona de secagem; e em que os meios são providenciados para aumentar o dito segundo fluxo de regeneração da zona de secagem, através do tubo de derivação, para a segunda subzona e estes meios compreendem um ventilador no dito tubo de ligação.
Tal instalação de compressor apresenta as vantagens descritas acima de elevada fiabilidade, optimização de secagem profunda do agente de secagem e medidas de poupança de energia ao aplicar os princípios de fluxo total.
O secador que faz parte da instalação de compressor de acordo com a invenção pode ser produzido de várias formas e pode ou não apresentar as características preferidas já descritas acima com as vantagens resultantes.
Em uma forma de realização particular de uma instalação de compressor de acordo com a invenção, nenhum tubo de derivação está ligado ao tubo de pressão acima mencionado.
De acordo com um aspecto específico da invenção, o ventilador acima mencionado é equipado com um acionador controlável, por exemplo, na forma de um motor controlado por frequência. De acordo com um aspecto específico da invenção, o compressor para o fornecimento de gás a ser seco pode ser equipado com um acionador controlável, por exemplo, na forma de um motor controlado por frequência. No caso onde ambos, o compressor e o ventilador estão equipados com tal acionador controlável, é preferível providenciar ambos com um sistema de controlo comum. O sistema de controlo acima mencionado pode ser providenciado com um algoritmo que para o ventilador quando o compressor para. Se necessário, podem também ser providenciados meios de restrição que evitam que o gás possa fluir da zona de secagem para a zona de regeneração através do tubo de ligação.
De acordo com uma forma de realização específica, tais meios de restrição podem compreender uma válvula de fecho
9/18 controlável que está ligada ao sistema de controlo acima mencionado ou outro para o controlo desta válvula de fecho.
A presente invenção também se relaciona com um método para secar gás comprimido, onde este método compreende os seguintes passos:
- levar a totalidade do gás comprimido seco que tem origem em um compressor através de uma primeira subzona da zona de regeneração de um secador que é providenciado com um vaso, com a zona de regeneração acima mencionada e uma zona de secagem aí, e um tambor rotativo no vaso com um agente de secagem regenerativo aí e meios acionadores para girar o tambor acima mencionado, de modo que o agente de secagem seja movido sucessivamente pela zona de secagem e zona de regeneração;
- de seguida, o arrefecimento do fluxo de gás acima mencionado, após passar através da zona de regeneração acima mencionada, e a separação do condensado deste fluxo de gás;
- de seguida, guiar o fluxo de gás em questão através da zona de secagem acima mencionada para secar o fluxo de gás em mais aplicações;
- guiar um segundo fluxo de regeneração através de uma segunda subzona da zona de regeneração cuja umidade relativa é mais baixa do que a do primeiro fluxo de regeneração.
De acordo com uma característica preferida da invenção, o segundo fluxo de regeneração consiste de uma porção de gás seco que é retirada da primeira saída da zona de secagem e guiada de volta para uma segunda entrada da segunda subzona acima mencionada da zona de regeneração.
Uma característica preferida de um método de acordo com a invenção da secagem do gás consiste da porção derivada do gás seco sendo, em primeiro lugar, aquecida antes de ser guiada para a segunda subzona da zona de regeneração.
Um aspecto específico da invenção se relaciona com o fluxo de gás que sai da zona de regeneração através do tubo de ligação sujeito a um aumento de pressão, de modo que a pressão na saída da zona de secagem é maior do que a pressão na entrada da primeira subzona da zona de regeneração.
10/18
Com a intenção de melhor mostrar as características da invenção, são descritas doravante algumas formas de realização preferidas de uma instalação de secador e compressor de acordo com a invenção, e algumas formas preferidas de implementar um método de acordo com a invenção para secar gás comprimido, através de exemplo, sem qualquer natureza limitativa, com referência aos desenhos em anexo, nos quais:
a figura 1 mostra esquematicamente uma vista em perspectiva de uma secção de um secador de acordo com a invenção;
a figura 2 mostra esquematicamente uma instalação de compressor de acordo com a invenção;
a figura 3 mostra esquematicamente a disposição de uma secção de um secador de acordo com a invenção;
as figuras 4 a 9 mostram variantes de uma instalação de compressor de acordo com a figura 2.
A figura 1 mostra uma secção 1 de um secador de acordo com a invenção para gás comprimido. A secção 1 do secador é providenciada com uma estrutura na forma de um vaso 2 contendo uma zona de secagem 3, uma zona de arrefecimento opcional 4 e uma zona de regeneração 5, a qual, de acordo com uma característica específica da invenção, compreende duas subzonas 6 e 7, respectivamente, uma primeira subzona 6 e uma segunda subzona 7.
A primeira subzona 6 acima mencionada liga preferencialmente à extremidade da zona de secagem 3, enquanto a segunda subzona 7 liga à primeira subzona 6 e, neste caso, mas não necessariamente, é seguida pela zona de arrefecimento 4 a qual, por sua vez, liga ao início da zona de secagem 3.
Deste modo, a primeira subzona 6 está no início da zona de regeneração 5, ou por outras palavras, na secção da zona de secagem 3 através da qual, durante o funcionamento do secador, o agente de secagem com umidade 8 entra na zona de regeneração, enquanto a segunda subzona 7 está no final da zona de regeneração 5, ou por outras palavras, na secção da zona de regeneração através da qual o agente de secagem 8 deixa a zona de regeneração 5 e entra na zona de arrefecimento 4.
11/18 final da zona de secagem 3 significa a secção da zona de secagem 3 através da qual o agente de secagem com umidade 8 deixa a zona de secagem 3 quando o tambor 9 está a girar, enquanto o inicio da zona de secagem 3 significa a secção da zona de secagem 3 na qual entra o agente de secagem regenerado 8.
Um tambor rotativo 9 é fixo no vaso 2 no qual um agente de secagem 8 ou um dessecante é provido, por exemplo, na forma de gel de silica, alumina ativa, carbono ativado ou outro material que permite que a umidade seja sorvida de um fluxo de gás.
O secador é também provido com meios de acionamento, não representados nas figuras, por exemplo sob a forma de um motor, para permitir a rotação do tambor 9, de tal modo que o agente de secagem 8 é movido sucessivamente através da zona de secagem 3, a zona de regeneração 5 e a zona de arrefecimento 4. Os ditos meios de acionamento podem ser rodeados total ou parcialmente pelo vaso 2 ou parte do mesmo. Por exemplo, os meios de acionamento podem-se estender através de uma flange inferior do dito vaso 2. Os meios de acionamento podem ou não permitir definir a velocidade rotacional do tambor 9 ou que esta velocidade varie.
A figura 2 mostra uma instalação de compressor de acordo com a invenção, a qual, além da secção 1 acima mencionada, compreende um tubo de pressão 10 que forma uma ligação entre a saida de um compressor 11 e a entrada da primeira subzona 6. O compressor 11 também faz parte da instalação de compressor.
É claro que o compressor acima mencionado 11 pode ser de diferentes tipos, por exemplo, um compressor de parafuso ou um compressor turbo que podem ser construídos como uma máquina de vários estágios ou de outro modo.
De acordo com um aspeto preferido da invenção, não está ligada qualquer derivação ao tubo de pressão acima mencionado 10 de modo que durante o funcionamento, todo o fluxo de gás do gás comprimido quente com origem no compressor 11 é guiado para a zona de regeneração 5, e mais especificamente à primeira subzona 6 da zona de regeneração.
12/18
Adicionalmente, é providenciado um tubo de ligação 13 para o fluxo de gás, usado para regeneração (e neste exemplo também para arrefecimento) e este tubo de ligação 13 se liga à saida comum da primeira e segunda subzonas 6 e 7 da zona de regeneração 5, e neste caso também a zona de arrefecimento 4, para a primeira entrada da zona de secagem 3. Neste tubo de ligação 13 existe um arrefecedor 15 e um separador de condensado, em que o dito separador de condensado pode ser integrado no arrefecedor 15 ou de outro modo.
Um ponto de saida 16 é provido na primeira saida da zona de secagem através da qual o gás seco pode ser removido para uso adicional, e um tubo de derivação 17 é provido que orienta uma porção do gás seco através de um elemento de aquecimento 18 opcional que pode ser fixo no tubo de derivação 17 em questão e depois orienta essa porção do gás retirado através da segunda subzona 7 da zona de regeneração 5. A presença do elemento de aquecimento 18 é preferível para a invenção mas não necessário.
De acordo com um aspecto especifico da invenção, o secador compreende meios para realizar o segundo fluxo de regeneração desde a primeira saida da zona de secagem 3 para a segunda entrada da segunda subzona 7 da zona de regeneração 5, e estes meios compreendem um ventilador.
O funcionamento da instalação do compressor de acordo com a figura 2 é muito simples e como se segue.
A direção dos fluxos é indicada nos desenhos. A seta A mostra a direção do fluxo através da zona de secagem 3 do secador. A direção do fluxo dos outros fluxos de gás através das zonas de regeneração e arrefecimento está, no exemplo mostrado, na direção oposta à direção do fluxo A do fluxo através da zona de secagem 3, como mostrado pelas setas B, D e E. A seta C indica a direção de rotação do tambor 9 na estrutura do secador.
O gás comprimido para ser seco que tem origem no compressor 11 flui em primeiro lugar através do agente de secagem na primeira subzona 6 da zona de regeneração 5 para a segunda saida acima mencionada da zona de regeneração 5. Aqui, este gás age como um primeiro fluxo de regeneração que absorve umidade do
13/18 agente de secagem 8, fazendo uso do calor da compressão presente neste primeiro fluxo de regeneração.
O calor no gás comprimido para ser seco proveniente do compressor 11 é gerado durante a compressão do gás a ser seco através do compressor 11. Isto é, por outras palavras, o chamado calor da compressão.
No final do movimento do agente de secagem 8 através da zona de regeneração 5, de acordo com uma característica específica da invenção, este agente de secagem 8 na segunda subzona 7 da zona de regeneração 5, é ainda seco ao fazer o agente de secagem 8 entrar em contato com um segundo fluxo de regeneração cuja umidade relativa é inferior àquela do primeiro fluxo de gás de regeneração.
Para este efeito, neste caso, o segundo fluxo de gás de regeneração consiste de um gás que é retirado do gás seco que deixa a zona de secagem 3, e neste exemplo, mas não necessariamente, antes de ser guiado através de uma segunda entrada da segunda subzona 7 na zona de regeneração 5, é guiado através do elemento de aquecimento 18, no qual este fluxo de gás é aquecido, para reduzir a pressão parcial de qualquer água ainda presente neste gás.
É claro que desta forma, o teor de umidade do agente de secagem 8 pode ser substancialmente reduzido durante a regeneração porque o agente de secagem 8 na segunda subzona 7 da zona de regeneração 5 é seco posteriormente ao usar um gás seco quente com uma umidade relativa muito baixa.
À medida que o tambor 9 gira mais, cada vez mais umidade é extraída do agente de secagem 8 até que o agente de secagem 8 atinja a zona de secagem 3, neste caso após ter sido arrefecido, em primeiro lugar, na zona de arrefecimento 4, sem a umidade adsorvida, para que o agente de secagem 8, deste modo regenerado, possa ser usado para secagem na zona de secagem 3.
O gás que entra no tubo de ligação 13 através da segunda saída da zona de regeneração 5 é arrefecido através de um arrefecedor 15. O condensado deste modo formado é removido através de um separador de condensado (que pode ser integrado no
14/18 arrefecedor 15). O gás 100% saturado é, de seguida, transportado através da zona de secagem onde é seco através do agente de secagem 8. O gás deste modo seco é removido através de um ponto de retirada 16 para uma rede de consumidor localizada a jusante.
Do modo acima descrito, o agente de secagem 8 é alternativamente guiado através da zona de secagem 3 e de seguida através da zona de regeneração 5, em um movimento de rotação continuo ou descontínuo.
É possível para a invenção que uma parte do fluxo de gás seco seja usado para arrefecer o agente de secagem 8 regenerado quente na transição entre a zona de regeneração 5 e a zona de secagem 3 na zona de arrefecimento 4, antes de o agente de secagem 8 acima mencionado entrar em contato com o fluxo principal na zona de secagem 3.
A presença de tal zona de arrefecimento 4 preferida e benéfica leva a uma optimização da secagem porque o agente de secagem 8 quente não é capaz de adsorver umidade, o que leva a que o gás úmido seja capaz de escapar através do secador 1. Isto é, deste modo, evitado através do uso de tal zona de arrefecimento 4 .
A figura 3 mostra um exemplo de uma divisão esquemática de uma secção 1 de um secador de acordo com a invenção, em que os vários sectores ou zonas podem ser vistos.
Em particular, este desenho mostra como a zona de regeneração 5 é dividida em duas subzonas 6 e 7, e, que neste caso, a zona de regeneração 5 se estende ao longo um ângulo de quase 90 graus.
A primeira subzona 6, neste exemplo, se estende ao longo um ângulo de 75 graus, enquanto a segunda subzona 7, neste exemplo, se estende ao longo de um ângulo em um intervalo de 5 graus a 30 graus e, neste caso, ao longo de um ângulo de quase 15 graus.
Neste exemplo, a zona de secagem compreende um sector de 255 graus, enquanto a parte remanescente de 15 graus, entre a segunda subzona 7 e a zona de secagem 3, constitui a zona de arrefecimento 4 na estrutura cilíndrica 2 do secador. Os ângulos acima mencionados são meramente indicativos como um exemplo e
15/18 não são de todo restritivos ao âmbito de proteção da invenção. De fato, outros ângulos podem também ser usados.
O desenho mostra em que direção as várias zonas preferivelmente giram no tambor 9.
Devido à presença dos meios acima mencionados para realizar o segundo fluxo de regeneração, não só é aumentada a fiabilidade operacional e a eficiência do secador, mas esses meios também asseguram que a pressão na saida da zona de secagem 3 pode ser mantida mais elevada do que na primeira entrada da primeira subzona 6 da zona de regeneração 5, de tal modo que a ocorrência de quaisquer fugas indesejadas do lado úmido (a primeira entrada da primeira subzona 6) para o lado seco (a primeira saida da zona de secagem 3), e deste modo a ocorrência de contaminação do fluxo de gás seco é minimizada ou mesmo excluida.
A figura 4 mostra uma variante de uma instalação de compressor de acordo com a figura 2 em que o ventilador 19 acima mencionado é provido com meios de acionamento controláveis 20, por exemplo na forma de um motor de frequência controlado, e esses meios de acionamento 20 são ligados a um sistema de controlo 21 (controlador) ao qual um ou mais sensores 22 são ligados para determinar a diferença de pressão entre a primeira saida da zona de secagem 3, por um lado, e a primeira entrada da primeira subzona 6 da zona de regeneração 5, por outro lado, e em que o sistema de controlo 21 acima mencionado é provido com um algoritmo, que muda a velocidade dos meios de acionamento 20 acima mencionados com base na diferença de pressão acima mencionada.
Neste exemplo, o compressor 11 é também provido com meios de acionamento controláveis 23, que neste caso, mas não necessariamente, são também ligados ao sistema de controlo acima mencionado 21 para o controlo dos mesmos.
Quando a pressão na primeira entrada da primeira subzona 6 é mantida inferior àquela da saida da zona de secagem 3, previne a fuga do gás úmido para a zona de secagem 3 que poderá ocorrer.
A possibilidade é também provida de parar o ventilador 19 quando o compressor 11 para.
16/18
Com tai forma de realização mostrada na figura 4, o fluxo do segundo fluxo de regeneração pode ser controlado de tal modo que este fluxo pode sempre ser mantido.
A Figura 5 mostra outra variante de uma instalação de compressor de acordo com a figura 2, em que neste caso o elemento de aquecimento 18 compreende um permutador de calor 24 que é provido entre duas fases de pressão 11a e 11b, imediatamente após um ao outro ou de outro modo, do compressor. Se necessário, uma seção do elemento de aquecimento 18 pode ser provida no tubo de derivação 17, por exemplo na forma de um elemento de aquecimento 25 elétrico separado.
Neste exemplo, um separador de condensado 26 é provido entre o permutador de calor 24 e a segunda fase de pressão 11 do compressor.
O funcionamento de tal forma de realização é praticamente análogo àquele da figura 2. Aqui também o ventilador 19 vai assegurar que o fluxo do segundo fluxo de regeneração é garantido, enquanto mais fugas indesejadas são evitadas desde a primeira entrada da primeira subzona 5 da zona de regeneração 5 para a primeira saída da zona de secagem 3.
A vantagem adicional mais importante desta forma de realização é que menos energia tem de ser fornecida ao elemento de aquecimento 25 porque o calor de compressão de após a primeira fase de pressão 11a é recuperado.
Se desejado, um pequeno arrefecedor adicional pode ser provido entre as fases de pressão 11a e 11b de modo a ser sempre possível realizar uma permuta de calor suficiente do gás comprimido.
No exemplo mostrado na figura 6, o compressor 11 e o ventilador 19 são providos com um único acionador, por exemplo na forma de um motor elétrico 27 que aciona o compressor 11 em questão e o ventilador 19 via uma transmissão 28 (por exemplo, rodas dentadas) ou de outro modo.
Neste exemplo, a zona de arrefecimento opcional é também omitida. O funcionamento desta forma de realização é o mesmo como as formas de realização acima descritas. A vantagem desta
17/18 forma de realização é que apenas um acionador tem de ser provido, de tal modo que os custos podem ser poupados em produção, compras e manutenção e que o controlo pode ser simplificado.
A Figura 7 mostra outra forma de realização de uma instalação de compressor que usa um método de acordo com a invenção para secagem de gás comprimido, em que neste caso o segundo fluxo de regeneração para a segunda subzona 7 da zona de regeneração 5 é retirado do tubo de pressão a jusante do compressor 11, sem, em primeiro lugar, ter sido acionado através de um pós-arrefecedor. Neste exemplo, um elemento de aquecimento 30 é provido na derivação 2 9 provida para este efeito, para permitir que a umidade relativa do segundo fluxo de regeneração seja superior àquela do primeiro fluxo de regeneração. Neste caso, o retorno do gás já seco da saida da zona de secagem 3 não é necessário, mas tal pode em qualquer caso ser provido.
Neste exemplo, os meios de restrição 31 são providenciados no tubo de ligação 13 que evitam que o gás possa fluir da zona de secagem 3 para a zona de regeneração 5 através do tubo de ligação 13. Em uma forma de realização preferencial, os meios de restrição 26 acima mencionados compreendem uma válvula antiretorno que é fixa neste tubo 13.
No geral, o funcionamento de tal forma de realização variante é análogo àquele das formas de realização acima descritas.
Em um método de acordo com a invenção, o gás que é levado através da segunda subzona 7 não tem necessariamente origem no secador em si, mas pode também ter origem em uma fonte externa de gás seco. Uma fonte externa pode incluir ar ou outros gases ou misturas, que passam por vários meios e métodos de supressão de ponto de condensação, incluindo variação de pressão, variação de vácuo e/ou tecnologias de temperatura reduzida (isto é, secagem a frio).
A figura 8 mostra outra forma de realização de uma instalação de compressor de acordo com a invenção, em que neste caso os meios de restrição 31 acima mencionados são construídos
18/18 na forma de uma válvula de corte controlável que está ligada ao sistema de controlo 21. Neste exemplo, não só a primeira saida da zona de secagem 3 e a primeira entrada da primeira subzona 6 são providas com um sensor 22, mas tal sensor 22 é também providenciado na segunda entrada da segunda subzona 7, por exemplo, na forma de um sensor de pressão que está também ligado ao sistema de controlo 21 acima mencionado.
Ao usar três sensores 22, pode ser mantido um equilíbrio de pressão ótimo entre as diferentes zonas 3, 6 e 7 no secador ao responder às mesmas, por exemplo, ao controlar a velocidade do ventilador 19. Desta forma, podem ser evitadas perdas por fugas indesejadas, entre as zonas 3, 6 e 7 mutuamente, ou pode ser garantido que quaisquer fugas ocorram em uma direção que afete minimamente a eficiência do secador.
A figura 9 mostra outra variante de uma instalação de compressor de acordo com a figura 5, em que, neste caso, no tubo de derivação 17, são providos meios adicionais, por exemplo, na forma de um ventilador extra 32 para aumentar o fluxo de gás através deste tubo de derivação 17. Desta forma, o fluxo para a segunda subzona 7 pode sempre ser garantido, apesar da queda de pressão que possa ocorrer no tubo de derivação 17 devido ao permutador de calor 24 e ao elemento de aquecimento opcional 25.
De acordo com a invenção, tais meios adicionais podem também ser providenciados no tubo de derivação 17 nas formas de realização em que não é usada recuperação de calor neste tubo de derivação 17 através de um permutador de calor 24.
De acordo com uma característica especial da invenção, o secador de acordo com a invenção não compreende um ejetor venturi.
A presente invenção não é de modo algum limitada pelas formas de realização descritas como exemplo e mostradas nos desenhos, mas um secador e instalação de compressor de acordo com a invenção e um método de acordo com a invenção para secar gás comprimido pode ser realizado em todos os tipos de formas e dimensões e de diferentes formas, sem sair do âmbito da invenção.

Claims (22)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Secador para gás comprimido, em que este secador é provido com um vaso (2) contendo uma zona de secagem (3) e zona de regeneração (5); uma primeira entrada na zona de secagem (3) para o fornecimento de um gás comprimido quente a ser seco e uma primeira saída da zona de secagem (3) para remoção de gás seco; em que a zona de regeneração (5) acima mencionada compreende uma primeira subzona (6) com uma primeira entrada para um primeiro fluxo de regeneração e uma segunda subzona (7) com uma segunda entrada para um segundo fluxo de regeneração e em que a zona de regeneração (5) é ainda provida com uma segunda saida para os fluxos de regeneração da primeira e segunda subzonas (6 e 7); em que o secador é ainda provido com um tambor rotativo (9) no vaso (2) com um agente de secagem regenerável (8) ai e meios de acionamento para girar o tambor (9) acima mencionado de modo que o agente de secagem (8) pode ser movido sucessivamente através da zona de secagem (3) e a zona de regeneração (5) , caracterizado pelo fato de que a segunda saida da zona de regeneração (5) está ligada à primeira entrada acima mencionada da zona de secagem (3) através de um tubo de ligação (13) com um arrefecedor (15) e um separador de condensado; que uma primeira extremidade de um tubo de derivação (17) é ligada à primeira saida da zona de secagem (3) e a sua outra extremidade está ligada à segunda saida acima mencionada da segunda subzona (7); que o secador é configurado de modo que todo o fluxo de gás a ser seco é guiado, em primeiro lugar, através da zona de regeneração (5) antes de ser guiado através da zona de secagem (3) ; e que os meios são providos para aumentar o dito segundo fluxo de regeneração da zona de secagem (3) através do tubo de derivação (17), para a segunda subzona (7) e estes meios compreendem um ventilador (19) no tubo de ligação acima mencionado (13).
  2. 2. Secador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ventilador acima mencionado está equipado com meios de acionamento controláveis (20) que estão ligados a um
    2/5 sistema de controlo (21) ao qual um ou mais sensores (22) estão ligados para determinar a diferença de pressão entre a primeira zona de saida da zona de secagem (3), por um lado, e a segunda zona de saida da zona de regeneração (5), por outro lado, e em que o sistema de controlo acima mencionado (21) é provido com um algoritmo que altera a velocidade dos meios de acionamento (20) acima mencionados com base na dita diferença de pressão.
  3. 3. Secador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o secador é provido com meios de restrição (26) que evitam que o gás possa fluir da zona de secagem (3) para a zona de regeneração (5) através do tubo de ligação (13).
  4. 4. Secador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios de restrição (2 6) acima mencionados compreendem uma válvula anti-retorno fixa no tubo de ligação (13) acima mencionado.
  5. 5. Secador de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que os meios de restrição (26) acima mencionados compreendem uma válvula de fecho controlável.
  6. 6. Secador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um elemento de aquecimento (18) é provido no tubo de derivação (17) acima mencionado.
  7. 7. Secador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (18) acima mencionado é controlável.
  8. 8. Secador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de aquecimento (18) é provido com um sensor de temperatura para medir a temperatura no elemento de aquecimento (18).
  9. 9. Secador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito sensor de temperatura é ligado a uma unidade de controlo.
  10. 10. Secador de acordo com as reivindicações 2 e 9, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de controlo consiste do dito sistema de controlo (21).
    3/5
  11. 11. Secador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que este secador não é provido com um ejetor venturi.
  12. 12. Instalação de compressor equipada com um compressor (11) com uma entrada para o gás a ser comprimido e um tubo de pressão (10) para gás comprimido, em que este tubo de pressão (10) está ligado a uma primeira entrada de uma primeira subzona (6) de uma zona de regeneração (5) de um secador para o fornecimento de um primeiro fluxo de regeneração quente para esta primeira subzona (6), em que o secador compreende um vaso (2) com uma zona de regeneração (5) acima mencionada e uma zona de secagem (3) ai; em que este secador é ainda provido com uma primeira entrada da zona de secagem (3) e uma primeira saida da zona de secagem (3), uma segunda subzona (7) da zona de regeneração (5) com uma segunda entrada e uma segunda saida da zona de regeneração (5); em que um tambor rotativo (9) é provido no vaso (2) com um agente de secagem (8) regenerável ai e meios de acionamento para girar o tambor (9) acima mencionado para que o agente de secagem (8) se mova sucessivamente através da zona de secagem (3) e a zona de regeneração (5) , caracterizada pelo fato de que a segunda saida acima mencionada da zona de regeneração (5) está ligada através de um tubo de ligação (13) a com um arrefecedor (15) e separador de condensado aí à primeira entrada acima mencionada da zona de secagem (3); que a primeira saída da zona de secagem (3) está ligada à segunda entrada da segunda subzona (7) através de um tubo de derivação (17) para o fornecimento de um segundo fluxo de regeneração, que a instalação de compressor está configurada de modo que todo o fluxo do gás quente comprimido a ser seco, proveniente do compressor (11), é guiado em primeiro lugar para a zona de regeneração (5), antes de ser guiado através da zona de secagem (3) ; e em que os meios são providenciados para aumentar o segundo fluxo de regeneração acima mencionado da zona de secagem (3), através do tubo de derivação (17), para a segunda subzona (7) e estes meios compreendem um ventilador (19) no tubo de ligação acima mencionado (13).
    4/5
  13. 13. Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o ventilador acima mencionado (19) é equipado com um acionador (20) controlável.
  14. 14. Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o compressor (11) acima mencionado para o fornecimento do gás a ser seco está equipado com um acionador (23) controlável; e que a instalação de compressor compreende um sistema de controlo comum (21) para ambos os acionadores controláveis (20 e 23) .
  15. 15. Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o sistema de controlo (21) acima mencionado é providenciado com um algoritmo que para o ventilador (19) quando o compressor (11) para.
  16. 16. Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o secador é providenciado com meios de restrição (31) que evitam que o gás flua da zona de secagem (3) para a zona de regeneração (5) através do tubo de ligação (13).
  17. 17. Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que os meios de restrição (31) acima mencionados compreendem uma válvula de fecho controlável.
  18. 18. Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que não existe um tubo de derivação ligado ao tubo de pressão acima mencionado (10) .
  19. 19. Método para secar gás comprimido, caracterizado pelo fato de que este método compreende os seguintes passos:
    - colocar todo o fluxo de gás comprimido quente com origem no compressor (11) através de uma primeira subzona (6) de uma zona de regeneração (5) de um secador que é provido com um vaso (2), junto da zona de regeneração (5) acima mencionada, uma zona de secagem (3) ai e um tambor rotativo (9) no vaso (2) com um agente de secagem (8) regenerativo aí e meios de acionamento para girar o tambor acima mencionado (9), de modo que o agente
    5/5 de secagem (8) é movido sucessivamente através da zona de secagem (3) e a zona de regeneração (5);
    - de seguida, o arrefecimento do fluxo de gás acima mencionado, após passar através da zona de regeneração (5) acima mencionada, e a separação do condensado deste fluxo de gás;
    - de seguida, guiar o fluxo de gás em questão através da zona de secagem (3) acima mencionada para secar o fluxo de gás para utilização em mais aplicações;
    - guiar o segundo fluxo de regeneração através de uma segunda subzona (7) da zona de regeneração (5), cuja umidade relativa é mais baixa do que aquela do primeiro fluxo de regeneração.
  20. 20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que, o segundo fluxo de regeneração consiste de uma porção de gás seco que é retirada da primeira saida da zona de secagem (3) que é guiado para uma segunda entrada da segunda subzona (7) acima mencionada da zona de regeneração (5).
  21. 21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a porção retirada do gás seco é, em primeiro lugar, aquecida antes de ser guiada para a segunda subzona (7) da zona de regeneração (5).
  22. 22. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o gás que sai da zona de regeneração (5) através do tubo de ligação (13) é sujeito a um aumento de pressão, de modo que a pressão na primeira saida da zona de secagem (3) está mais elevada do que a pressão na primeira entrada da primeira subzona (6) da zona de regeneração (5).
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