BR112018016148B1 - Separador de líquido/gás para separar um líquido de um fluxo de fluido predominante em gás e uso de um separador de líquido/gás - Google Patents

Separador de líquido/gás para separar um líquido de um fluxo de fluido predominante em gás e uso de um separador de líquido/gás Download PDF

Info

Publication number
BR112018016148B1
BR112018016148B1 BR112018016148-9A BR112018016148A BR112018016148B1 BR 112018016148 B1 BR112018016148 B1 BR 112018016148B1 BR 112018016148 A BR112018016148 A BR 112018016148A BR 112018016148 B1 BR112018016148 B1 BR 112018016148B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
rotor
liquid
tube section
tube
poles
Prior art date
Application number
BR112018016148-9A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112018016148A2 (pt
Inventor
Mohamed Reda Akdim
Boubker Ibouhouten
Original Assignee
Fmc Separation Systems, Bv
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 Fmc Separation Systems, Bv filed Critical Fmc Separation Systems, Bv
Publication of BR112018016148A2 publication Critical patent/BR112018016148A2/pt
Publication of BR112018016148B1 publication Critical patent/BR112018016148B1/pt

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0042Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B01D19/0052Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/051Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties
    • B01F27/053Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties characterised by their materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/07Stirrers characterised by their mounting on the shaft
    • B01F27/072Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis
    • B01F27/0721Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis parallel with respect to the rotating axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/50Pipe mixers, i.e. mixers wherein the materials to be mixed flow continuously through pipes, e.g. column mixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/70Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B01F33/453Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using supported or suspended stirring elements
    • B01F33/4532Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using supported or suspended stirring elements using a bearing, tube, opening or gap for internally supporting the stirring element
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246Variable reluctance rotors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C2003/006Construction of elements by which the vortex flow is generated or degenerated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • B04C2009/007Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with internal rotors, e.g. impeller, ventilator, fan, blower, pump

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

A presente invenção proporciona um elemento de tubo gerador de redemoinho para prover um movimento rotacional a um fluido, compreendendo um motor de relutância e uma seção de tubo (9), em que o motor de relutância compreende um elemento de estator (1) e um elemento de rotor (2); o elemento de estator compreende múltiplos pólos de estator (3); o elemento de rotor compreende um conjunto de palhetas tendo múltiplos pólos de rotor (4), sendo disposto para girar em torno de um eixo de rotor (7) situado ao longo da linha central da seção de tubo (9), e cada pólo de rotor tendo uma primeira extremidade (5) conectada de forma rotativa ao eixo de rotor (7) e uma segunda extremidade (6) disposta próximo o suficiente a um dos múltiplos pólos de estator (3), para uma polarização magnética ser induzida no pólo do rotor; e a seção de tubo (9) compreende uma parede, tendo uma superfície externa e uma superfície circunferencial interna, e uma entrada e uma saída para um fluido; e ainda em que o elemento de estator (1) e o elemento de rotor (2) são separados pela parede (8) da seção de tubo (9), e os múltiplos pólos de estator (3) são dispostos no exterior da superfície circunferencial da seção de tubo, e a segunda extremidade (6) dos (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção está correlacionada ao campo da separação de gás/líquido, mais particularmente, a um elemento gerador de redemoinho capaz de comunicar uma força centrífuga a uma mistura de gás/líquido.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0002] A remoção ou separação de gotículas de líquido demasiadamente pequenas (na faixa de diâmetro de submícrons) de uma corrente predominante de gás é bastante desafiadora. A maioria dos produtos de descontaminação existentes normalmente são deficientes na separação de gotículas líquidas de tamanhos de diâmetro na faixa de 1 a 10 micra.
[0003] Para se obter uma separação de gotículas líquidas de tamanhos inferiores a 10 mícrons até a faixa de submícrons de uma corrente de vapor, se faz necessário uma força centrífuga acentuadamente elevada.
[0004] No estado da técnica, a força centrífuga é comumente conseguida forçando-se uma corrente de gás em um movimento de redemoinho ou rotacional pelo uso de palhetas guias estáticas. A queda de pressão da corrente de gás que passa por tais palhetas guias é substancial, especialmente quando se alcança a alta força centrífuga necessária para separar gotículas líquidas muito pequenas.
[0005] Ainda com relação ao estado da técnica, separadores Supersônicos (3S) são comumente usados para a separação de gotículas líquidas muito pequenas (tamanhos abaixo de 10 micra) de uma corrente de gás. Um exemplo de separador 3S é o separador supersônico Twister®, em que a corrente de gás é primeiramente forçada para a rotação por palhetas guias estáticas antes de ser conduzida através de um bocal de Laval, no qual o líquido é removido. Estes separadores sofrem de uma queda de pressão muito alta, de pelo menos 25% se comparada com a pressão de entrada, e não são capazes de separar gotículas líquidas de correntes de gás com uma alta carga líquida, na medida em que choque e erosão ocorrem devido às velocidades extremamente altas.
[0006] O objetivo da presente invenção é o de proporcionar um separador no qual gotículas líquidas muito pequenas possam ser separadas a partir de uma corrente de gás, ao mesmo tempo em que são evitadas algumas das desvantagens do estado da técnica.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0007] A presente invenção é definida pelas reivindicações anexas e de acordo com o exposto a seguir.
[0008] Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um elemento de tubo de geração de redemoinho para a provisão de um movimento rotacional para um fluido, compreendendo um motor de relutância e uma seção de tubo, em que: - o motor de relutância compreende um elemento de estator e um elemento de rotor; - o elemento de estator compreende múltiplos polos de estator; - o elemento de rotor compreende um conjunto de palhetas tendo múltiplos polos de rotor e disposto para girar em torno de um eixo de rotor situado ao longo da linha central da seção de tubo, e cada polo de rotor tendo uma primeira extremidade conectada de forma rotativa ao eixo de rotor e uma segunda extremidade disposta próximo o suficiente a um dos múltiplos polos do estator, para uma polarização magnética ser induzida no polo do rotor; e - a seção de tubo compreende uma parede, tendo uma superfície externa e uma superfície circunferencial interna, e uma entrada e uma saída para um fluido; e ainda em que: - o elemento de estator e o elemento de rotor são separados pela parede da seção de tubo, e os múltiplos polos de estator são dispostos no exterior da superfície circunferencial da seção de tubo, e a segunda extremidade dos múltiplos polos de rotor é disposta adjacente à superfície circunferencial interna da seção de tubo, de modo que o conjunto de palhetas possa prover um movimento rotacional para um fluido que entra na admissão da seção de tubo.
[0009] Em uma modalidade do elemento de tubo de geração de redemoinho, pelo menos uma parte dos polos de rotor é conformada como palhetas.
[0010] Em uma modalidade do elemento de tubo de geração de redemoinho, a primeira extremidade de cada um dos múltiplos polos de rotor é conectada de forma rotativa ao eixo do rotor por uma luva disposta em torno do eixo do rotor, e, preferivelmente, pelo menos um conjunto de mancais é disposto entre o eixo de rotor e a luva.
[0011] Em uma modalidade do elemento de tubo de geração de redemoinho, o eixo de rotor apresenta a forma de tubo, proporcionando uma passagem de fluido através da linha central do elemento de rotor.
[0012] Em uma forma de realização do elemento de tubo de geração de redemoinho, os polos de rotor são rotativamente conectados ao eixo do rotor através de múltiplas palhetas, cada palheta tendo uma primeira extremidade de palheta e uma segunda extremidade de palheta, a primeira extremidade de palheta conectada a uma circunferência interna de um anel de rotação e a segunda extremidade de palheta ligada de forma rotativa ao eixo do rotor, sendo a primeira extremidade dos polos de rotor conectada a uma circunferência externa do anel de rotação.
[0013] Em uma modalidade do elemento de tubo de geração de redemoinho, a seção de tubo compreende uma primeira parte que separa o elemento de rotor do elemento de estator, a qual apresenta uma espessura de parede menor do que uma segunda parte remanescente da seção de tubo.
[0014] Em uma modalidade do elemento de tubo de geração de redemoinho, o elemento de estator e a superfície circunferencial externa da seção de tubo são encerradas em uma câmara de pressão para uma pressão ambiente superior, isto é, a câmara de pressão é capaz de conter uma pressão ambiente superior.
[0015] Em uma modalidade, o elemento de tubo de geração de redemoinho compreende meios de compensação de pressão para equalização da pressão na câmara de pressão e a pressão na seção de tubo. Tais meios podem incluir uma linha de fluido e um conjunto de membrana/pistão disposto entre a câmara de pressão e a seção de tubo, de modo que a pressão na câmara de pressão e a pressão na seção de tubo sejam reguladas reciprocamente através de um pistão ou membrana.
[0016] Em uma forma de realização do elemento de tubo de geração de redemoinho, uma camada que compreende um material magnético permanente é disposta entre o eixo do rotor e a luva.
[0017] Em um segundo aspecto, a presente invenção proporciona um separador de líquido/gás, o qual compreende um elemento de tubo de geração de redemoinho de acordo com qualquer uma das modalidades acima.
[0018] Em um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona o uso de um elemento de tubo de geração de redemoinho de acordo com qualquer uma das modalidades acima, para separar um líquido de um gás.
[0019] Em um aspecto não incluso na presente invenção, é considerado o uso de um elemento de tubo, similar ao SGPE de acordo com a invenção, para gerar energia elétrica. Um elemento de tubo adequado para gerar energia elétrica pode ser definido como um elemento de tubo gerador de energia para fornecer energia elétrica a partir de uma corrente de fluido, compreendendo um gerador de relutância e uma seção de tubo, em que: - o gerador de relutância compreende um elemento de estator e um elemento de rotor; - o elemento de estator compreende múltiplos polos de estator; - o elemento de rotor compreende um conjunto de palhetas tendo múltiplos polos de rotor e disposto para girar em torno de um eixo de rotor situado ao longo da linha central da seção de tubo, e cada polo de rotor apresenta uma primeira extremidade conectada de forma rotativa ao eixo de rotor e uma segunda extremidade disposta próximo o suficiente a um dos múltiplos polos do estator, para uma polarização magnética a ser induzida no polo do rotor; e - a seção de tubo compreende uma parede, tendo uma superfície externa e uma superfície circunferencial interna, e uma entrada e uma saída para um fluido; e ainda em que: - o elemento de estator e o elemento de rotor são separados pela parede da seção de tubo, e os múltiplos polos de estator são dispostos no exterior da superfície circunferencial da seção de tubo, e a segunda extremidade dos múltiplos polos de rotor é disposta adjacente à superfície circunferencial interna da seção de tubo, de modo que um fluido que entra na admissão da seção de tubo possa proporcionar um movimento rotacional para o conjunto de palhetas.
[0020] O referido elemento de tubo de geração de energia pode compreender as mesmas/similares características às várias modalidades do SGPE descrita acima. Alternativamente, os polos de rotor são imãs permanentes, e o elemento de tubo de geração de energia segue os princípios de um gerador de ímã permanente adequado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0021] A presente invenção será descrita em maiores detalhes fazendo-se referência aos seguintes desenhos, em anexo.
[0022] A figura 1 é uma vista em seção transversal esquemática de um elemento de tubo gerador de redemoinho, de acordo com a invenção.
[0023] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um elemento de tubo gerador de redemoinho, de acordo com a invenção, em que o elemento de estator é removido.
[0024] A figura 3 é uma vista em seção transversal longitudinal do elemento de tubo mostrado na figura 2.
[0025] A figura 4 é uma vista em seção transversal longitudinal do elemento de tubo mostrado na figura 2, caracterizando um elemento de estator e uma câmara de pressão.
[0026] A figura 5 é uma vista em perspectiva de um separador, o qual compreende um elemento de tubo gerador de redemoinho, de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE DA INVENÇÃO
[0027] A presente invenção proporciona um elemento de tubo gerador de redemoinho (SGPE) capaz de conferir uma força centrífuga acentuadamente alta em uma corrente de fluido, por exemplo, uma corrente de gás. Além disso, o uso do SGPE evitará a queda de pressão que se observa nas soluções do estado da técnica, e pode ainda fornecer um aumento de pressão para a corrente de fluido, dependendo do projeto das palhetas (veja a descrição abaixo). O princípio que fundamenta a presente invenção é conferir a força centrífuga requerida pelo uso de um conjunto de palhetas acionado por motor, disposto dentro de uma seção de tubo. Uma vista em seção transversal esquemática simplificada de um elemento de tubo gerador de redemoinho é mostrada na figura 1. O SGPE tem como característica um motor de relutância, preferivelmente um motor de relutância comutada, compreendendo um elemento de estator (1) e um elemento de rotor (2) . O elemento de estator e o elemento de rotor do motor de relutância são separados pela parede (8) de uma seção de tubo (9), de tal modo que o elemento de estator não está em contato de fluido com o rotor dentro da seção de tubo (9). O elemento de estator compreende múltiplos polos de estator salientes (3) (no presente caso, oito polos de estator) dispostos na circunferência externa da seção de tubo. Cada um dos polos de estator (3) caracteriza os enrolamentos de estator (12) (por simplicidade, os enrolamentos de estator são apenas mostrados para uma fase), para a provisão de polos eletromagnéticos transitórios. O elemento de rotor compreende múltiplos polos de rotor salientes (4) (no presente caso, seis polos de rotor) tendo uma primeira extremidade (5) e uma segunda extremidade (6). Cada polo de rotor é conectado de forma rotativa, através da primeira extremidade (5) e da luva (13), a um eixo de rotor (7) disposto ao longo da linha central da seção de tubo. A segunda extremidade (6) dos polos de rotor é disposta de modo próximo, isto é, a uma pequena distância (19), a partir da superfície circunferencial interna, ou parede, da seção de tubo (9) (a distância (19) na figura 1 é exagerada, para propósitos ilustrativos). Os polos de rotor (4) podem ser considerados uma parte de um conjunto de palhetas, pelo fato de que pelo menos partes dos polos de rotor se apresentam em forma de palhetas (como na modalidade ilustrada) , ou pelo fato de que os polos de rotor (4) são conectados a um conjunto de palhetas, de tal modo que as ditas palhetas irão girar em torno do eixo de rotor (7), em resposta ao movimento dos polos de rotor. Os princípios de funcionamento de motores de relutância comutada são bem conhecidos para um especialista versado na técnica e são descritos, por exemplo, no artigo de Jin-Woo Ahn (2011), Switched Reluctance Motor, Torque Control, Prof. Mount Tahar Lamchich (Ed.), ISBN: 978-953-307-428-3, InTech, disponibilizado por: http://cdn.intechweb.org/pdfs/13717.pdf e no artigo de R. Krishnan (2001), Switched reluctance motor drives: Modelling, Simulation, Analysis, Design and Applications; CRC Press.
[0028] Os polos de rotor são feitos de um material ferromagnético macio. Devido ao seu desempenho superior quando comparado com materiais magnéticos mais convencionais, tal como, ligas de aço-silício, uma película de CoNiFe é um material preferido para as lâminas de polo de estator e polo de rotor. A película de CoNiFe oferece densidades de fluxo de até 2 T, comparada a 1,2-1,5 T para típicos aços silício. Isto permite uma maior densidade de potência para o motor. Além disso, a permeabilidade relativa de CoNiFe é de ~5000 a 20 kHz, comparada a ~1000 para aço-silício. Isto reduz o efeito de fluxo de vazamento e suporta a flexibilidade de projeto de polo de rotor, uma vez que uma permeabilidade aumentada permite um fluxo magnético aumentado para uma dada excitação. Embora CoNiFe seja um material preferido, vários outros materiais ferromagnéticos macios também podem ser usados.
[0029] Um elemento de tubo de geração de redemoinho (SGPE), em que o elemento de estator é removido, é mostrado na figura 2. O SGPE compreende uma seção de tubo (9) que tem uma entrada (10) e uma saída (11) para um fluido. A seção de tubo é disposta entre o elemento de estator (1) e o elemento de rotor (2), de modo que o elemento de estator não entrará em contato com um fluido que passa através da seção de tubo (9). O elemento de rotor (2) compreende múltiplos polos de rotor (4) na forma de palhetas, isto é, os polos de rotor fazem parte de um conjunto de palhetas. Os polos de rotor (4) são conectados de forma rotativa ao eixo de rotor (7) pela luva (13) . O eixo de rotor (7) é uma parte de extremidade de um elemento de tubo inclinado que passa através da parede da seção de tubo. Na presente modalidade, a extremidade (16) do eixo do rotor, vide figuras 3, é aberta, assim, capaz de funcionar como um tubo de recirculação de fluido para um separador, conforme mostrado na figura 5. Em outras modalidades do elemento de tubo de geração de redemoinho, o eixo de rotor pode ser disposto dentro da seção de tubo pelo uso de qualquer outro tipo adequado de meio de fixação, tal como, múltiplas escoras conectadas à parede interna da seção de tubo. Quando os polos de rotor são induzidos a girar em torno do eixo do rotor, mediante aplicação de uma corrente contínua (DC) aos polos de estator alternados do elemento de estator (não mostrado) dispostos em torno da seção de tubo, um fluido que entra na admissão (10) da seção de tubo (9) será forçado para um movimento de redemoinho, de modo que qualquer líquido presente no fluido será submetido a uma força centrífuga que empurra o líquido em direção à parede interna da seção de tubo. A força centrífuga é decidida pela velocidade rotacional das palhetas e pelo seu ângulo de lâmina. No elemento de tubo de geração de redemoinho mostrado nas figuras 1-4, O ângulo de lâmina é 0°, mas, em outras modalidades, podem variar dentro da faixa de 0 a 30°, dependendo das condições de fluxo esperadas em uma colocação/aplicação específica. Quando os polos de rotor são modelados como palhetas tendo um ângulo de lâmina acima de 0°, os polos do estator são curvados, se requeridos para obter alinhamento com a segunda extremidade (6) dos polos de rotor.
[0030] Uma vista em seção transversal longitudinal do SGPE mostrado na figura 2 é apresentada na figura 3. Mancais (15) entre a luva (13) e o eixo do rotor garantem que o atrito entre a luva e o eixo do rotor, quando a luva é forçada a girar, é minimizado. Nesta modalidade particular, uma camada (14) compreendendo um material magnético permanente é disposta em torno do eixo do rotor. A camada magnética não é necessária, mas pode facilitar a magnetização dos polos do rotor, e contribuir para um torque aumentado.
[0031] Para se obter uma interação suficiente entre os polos de estator e os polos de rotor, a distância (19) entre eles deve ser tão pequena quanto possível, e em qualquer caso não excede um dado valor. O valor dado é determinado por ambos os materiais usados nos polos de estator e polos de rotor, pelo tamanho do fluxo magnético induzido, etc. Em alguns casos, por exemplo, quando o SGPE deve ser usado para fluidos que apresentam uma pressão muito alta, a parede (8) da seção de tubo (9) pode ser necessária, tendo uma espessura que não é compatível com a obtenção de um dado valor para a distância entre os polos de estator e os polos de rotor. Para superar este problema, a parte (18) da seção de tubo que separa o elemento de rotor do elemento de estator, pode ter uma espessura de parede menor do que a parte restante da seção de tubo, vide figura 4. Para compensar a menor espessura de parede, que não estaria dentro das margens de segurança requeridas, uma câmara de pressão (17) é disposta em torno do elemento de estator (1) e da parte (18) da seção de tubo (9), caracterizando a espessura menor de parede. A pressão na câmara de pressão está, preferivelmente, na mesma pressão que o fluido dentro do SGPE. O uso da câmara de pressão (17) permite o uso de uma barreira relativamente fina, isto é, a parte (18) da parede de secção de tubo, para separar o elemento de rotor (2) do elemento de estator (1), e, consequentemente, permitir uma pequena folga de ar. Uma pequena folga de ar entre o elemento de rotor e o elemento de estator, ou mais especificamente, entre os polos de rotor (4) e os polos de estator (3), é necessária para a obtenção de uma densidade de potência suficientemente alta. Assim, por exemplo, a menor espessura de parede da parte (8) pode ser de cerca de 2 mm, com uma folga adicional de 1 mm entre os polos de rotor (4) e a parede interna (isto é, a superfície circunferencial interna) da seção de tubo, resultando em uma folga de ar total de 4 mm.
[0032] No SGPE mostrado na figura 4, a câmara de pressão (17) está a uma pressão interna predeterminada constante. Entretanto, em outras modalidades, o SGPE pode compreender uma câmara de pressão na qual a pressão interna é constantemente regulada, dependendo da pressão de fluido na seção de tubo (9), isto é, o SGPE compreende meios de compensação de pressão capazes de equalizar a diferença entre a pressão da câmara de pressão e a pressão de fluido na seção de tubo. Tal compensação de pressão pode ser obtida, por exemplo, no depósito da câmara de pressão (17) com um líquido adequado e tendo o dito líquido em contato com o volume interno da seção de tubo, através de um sistema de transferência de pressão compreendendo um pistão ou membrana.
[0033] Um uso preferido de um SGPE, conforme descrito acima, se faz em um separador de líquido/gás ou demíster. Em separadores ou tipos de demíster existentes, a força centrífuga necessária para separar líquidos de um gás é obtida pela condução da corrente de gás/líquido através de entradas tangenciais ou palhetas ou lâminas de redemoinho estático. A queda de pressão da corrente de gás/líquido é significativa nesses separadores, e são também dependentes de uma taxa de fluxo de fluido mínima para obter a força centrífuga requerida.
[0034] Um separador compreendendo um SGPE de acordo com a invenção é mostrado na figura 5. Tais separadores, exceto aqueles com as características do SGPE de acordo com a invenção, são bem conhecidos no estado da técnica. Para maior simplicidade, o elemento de estator (1) do SGPE é ilustrado somente pela câmara de pressão 17. O separador compreende um tubo principal (20) que inclui o SGPE. Um fluido, por exemplo, uma mistura de gás/líquido a ser separada, entra na admissão (21) do tubo principal e é forçada a girar pela passagem através do SGPE. Nessa modalidade, o SGPE é mostrado com polos de rotor (4) formados como palhetas, tendo um ângulo de lâmina superior a 0°. A força centrífuga faz com que o líquido migre em direção à parede do tubo principal e se acumule na cabine de líquido (22) . Uma fração maior do gás sai do tubo principal através da saída (24) e uma fração menor é recirculada através do tubo de recirculação (23), que é conectado ao elemento de tubo inclinado e ao eixo de rotor (7), sendo reintroduzida no tubo principal do separador através da extremidade aberta (16) no eixo do rotor.
[0035] A invenção descrita pode ser usada para separar qualquer tipo de líquido (por exemplo, água, líquidos de hidrocarboneto, CO2 liquefeito, etc.) a partir de qualquer corrente de fluido dominante de gás.
[0036] Embora não incluso na presente invenção, um elemento de tubo similar pode ser usado para a geração de energia elétrica a partir de uma corrente de fluido. As características principais que distinguem tal elemento de tubo de geração de energia do SGPE de acordo com a invenção, se concretizam no fato de que as palhetas devem ter um ângulo de lâmina forçando os polos de rotor a girarem, devido à passagem de uma corrente de fluido e o uso de diferentes estratégias de controle, (fazendo-se referência a Arifin et al, Energy and Power Engineering,2012,4,447-458). Um sistema para fornecer energia elétrica a uma instalação submarina através do uso de um tubo de fluido conectado a um gerador é descrito no documento de patente WO 2005/078233 A1. Um elemento de tubo para gerar energia elétrica conforme descrito acima pode ser usado em tal sistema.

Claims (8)

1. Separador de líquido/gás para separar um líquido de um fluxo de fluido predominante em gás, compreendendo um elemento de tubo de geração de redemoinho para provisão de um movimento rotacional para o fluxo de fluido, o elemento de tubo de geração de redemoinho compreendendo um motor de relutância e uma seção de tubo (9), caracterizado pelo fato de que: - o motor de relutância compreende um elemento de estator (1) e um elemento de rotor (2); - o elemento de estator compreende múltiplos polos de estator (3); - o elemento de rotor compreende um conjunto de palhetas tendo múltiplos polos de rotor (4), sendo disposto para girar em torno de um eixo de rotor (7) situado ao longo da linha central da seção de tubo (9), e cada polo de rotor tendo uma primeira extremidade (5) conectada de forma rotativa ao eixo de rotor (7) e uma segunda extremidade (6) disposta próximo o suficiente a um dos múltiplos polos de estator (3) para uma polarização magnética ser induzida no polo do rotor, e uma parte dos polos de rotor tendo formato de palheta; e - a seção de tubo (9) compreende uma parede, tendo uma superfície circunferencial externa e uma superfície circunferencial interna, e uma entrada e a primeira saída para o fluxo de fluido; em que o elemento de estator (1) e o elemento de rotor (2) são separados pela parede (8) da seção de tubo (9), e os múltiplos polos de estator (3) são dispostos na superfície circunferencial externa da seção de tubo, e a segunda extremidade (6) dos múltiplos polos de rotor (4) é disposta adjacente à superfície circunferencial interna da seção de tubo, de modo que o conjunto de palhetas possa prover um movimento rotacional para um fluido que entra na admissão (10) da seção de tubo (9), e o separador compreendendo uma segunda saída em comunicação com a seção de tubo (9) para o líquido separado do fluxo de fluido.
2. Separador de líquido/gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade (5) de cada um dos múltiplos polos de rotor (4) é conectada de forma rotativa ao eixo de rotor (7) por meio de uma luva (13) disposta em torno do eixo de rotor e, preferivelmente, um conjunto de mancais (15) é disposto entre o eixo de rotor e a luva.
3. Separador de líquido/gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotor se apresenta na forma de tubo, proporcionando uma passagem de fluido através da linha central do elemento de rotor.
4. Separador de líquido/gás, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção de tubo compreende uma parte que separa o elemento de rotor do elemento de estator, tendo uma espessura de parede menor do que a parte restante da seção de tubo.
5. Separador de líquido/gás, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de estator (1) e a superfície circunferencial externa da seção de tubo são confinados em uma câmara de pressão (17), sob uma pressão superior à pressão ambiente.
6. Separador de líquido/gás, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender meios de compensação de pressão para equalização da pressão na câmara de pressão e equalização da pressão na seção de tubo.
7. Separador de líquido/gás, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma camada (14) compreendendo um material magnético permanente (14) é disposta entre o eixo de rotor e a luva (13).
8. Uso de um separador de líquido/gás, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o uso é para separar um líquido de um gás.
BR112018016148-9A 2016-02-11 2016-02-11 Separador de líquido/gás para separar um líquido de um fluxo de fluido predominante em gás e uso de um separador de líquido/gás BR112018016148B1 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2016/052876 WO2017137080A1 (en) 2016-02-11 2016-02-11 Swirl generating pipe element and process for gas-liquid separation using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112018016148A2 BR112018016148A2 (pt) 2019-01-02
BR112018016148B1 true BR112018016148B1 (pt) 2023-01-31

Family

ID=55436073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112018016148-9A BR112018016148B1 (pt) 2016-02-11 2016-02-11 Separador de líquido/gás para separar um líquido de um fluxo de fluido predominante em gás e uso de um separador de líquido/gás

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11167231B2 (pt)
EP (1) EP3413990A1 (pt)
BR (1) BR112018016148B1 (pt)
WO (1) WO2017137080A1 (pt)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11904328B2 (en) * 2021-08-30 2024-02-20 Spinesmith Partners, L.P. Induction powered vortex fluid separator
EP4006347A1 (en) 2022-04-08 2022-06-01 Sulzer Management AG Pumping arrangement
US11647860B1 (en) 2022-05-13 2023-05-16 Sharkninja Operating Llc Flavored beverage carbonation system
US11751585B1 (en) 2022-05-13 2023-09-12 Sharkninja Operating Llc Flavored beverage carbonation system
WO2023216231A1 (en) 2022-05-13 2023-11-16 Sharkninja Operating Llc Agitator for a carbonation system
US11745996B1 (en) 2022-11-17 2023-09-05 Sharkninja Operating Llc Ingredient containers for use with beverage dispensers
US11634314B1 (en) 2022-11-17 2023-04-25 Sharkninja Operating Llc Dosing accuracy
US11738988B1 (en) 2022-11-17 2023-08-29 Sharkninja Operating Llc Ingredient container valve control
US11871867B1 (en) 2023-03-22 2024-01-16 Sharkninja Operating Llc Additive container with bottom cover
US11925287B1 (en) 2023-03-22 2024-03-12 Sharkninja Operating Llc Additive container with inlet tube
US11931704B1 (en) 2023-06-16 2024-03-19 Sharkninja Operating Llc Carbonation chamber

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5527159A (en) 1993-11-10 1996-06-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Rotary blood pump
US6194798B1 (en) 1998-10-14 2001-02-27 Air Concepts, Inc. Fan with magnetic blades
NO318709B1 (no) * 2000-12-22 2005-05-02 Statoil Asa Innretning for separasjon av en vaeske fra en flerfase-fluidstrom
DE10300976A1 (de) 2002-01-17 2003-07-31 Mann & Hummel Filter Zentrifuge zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluidstrom
NO321170B1 (no) * 2002-06-21 2006-03-27 Statoil Asa Sammenstilling for a separere ut vaeske fra en flerfasestrom
US7021905B2 (en) 2003-06-25 2006-04-04 Advanced Energy Conversion, Llc Fluid pump/generator with integrated motor and related stator and rotor and method of pumping fluid
NO323785B1 (no) 2004-02-18 2007-07-09 Fmc Kongsberg Subsea As Kraftgenereringssystem
WO2008053287A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Ehud Milo Extraction of gas from infused fluid
EP2429714B1 (en) * 2009-05-12 2016-12-21 Sulzer Chemtech AG Separating device and method with a return flow of heavy fraction

Also Published As

Publication number Publication date
US20190039006A1 (en) 2019-02-07
BR112018016148A2 (pt) 2019-01-02
EP3413990A1 (en) 2018-12-19
WO2017137080A1 (en) 2017-08-17
US11167231B2 (en) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112018016148B1 (pt) Separador de líquido/gás para separar um líquido de um fluxo de fluido predominante em gás e uso de um separador de líquido/gás
BRPI0708262A2 (pt) unidades de turbina, e de gerador-turbina
US10461595B2 (en) Rotor assembly and cooling arrangement for an electric machine
US8558424B2 (en) Suspended rotors for use in electrical generators and other devices
AU2019331941B2 (en) Wind power generator set, electromagnetic device, and heat exchange or drying device for iron core
JP6883572B2 (ja) 流体を通過させるための、回転子および固定子を有する回転電気機械
CN110168863A (zh) 具有嵌入式转子磁体的高速电机
BR102014025357A2 (pt) sistema de gerador elétrico e aeronave
US11118587B1 (en) Modular electric submersible pump assemblies with cooling systems
US8466576B2 (en) Generator for fluid-driven production of electric energy and a method of making the generator
US8747078B2 (en) Gas separator with improved flow path efficiency
CN109209642A (zh) 电机设备
JP6506579B2 (ja) 回転駆動装置または回転駆動装置を備える遠心式ポンプ装置
US20150322906A1 (en) Blower for use with air particle separator
CN109525048A (zh) 包括设置有内管状套筒的定子的电机
JP6391160B2 (ja) 磁気軸受及び回転機械
CN105737265B (zh) 低噪音空调内机
CN108602556A (zh) 用于机械推力功率转换多风扇的系统、组件和方法
US20070183908A1 (en) Contactless centrifugal pump
Miyamoto et al. Verification of a novel 5-axis active control type bearingless canned motor pump utilizing passive magnetic bearing function for high power
Asama et al. Performance investigation of a centrifugal pump with a consequent-pole bearingless motor
JP2007291986A (ja) 相反転クロスフロー型発電装置
US20230191289A1 (en) Particulate restriction for fluid pumps
Zyatikov et al. Separation of particles in channels rotary engine
ITPD20120265A1 (it) Dispositivo ventilatore, in particolare per componenti e sistemi di riscaldamento

Legal Events

Date Code Title Description
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/02/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS