BR112018074331B1 - Ciclone para separação de partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido a partir de um fluido - Google Patents

Abstract

A invenção refere-se a um ciclone (1) para a separação de partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido a partir de um fluido. Uma rampa (10a) é disposta na tampa de alojamento (5) e/ou em uma parede superior (9) do canal de alimentação (7), em que a inclinação da pelo menos uma rampa (10a) está em uma faixa de 15° a 60°.

Description

[0001] A invenção refere-se a um ciclone para a separação de partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido a partir de um fluido. O ciclone compreende um alojamento, uma abertura de entrada para introduzir o fluido junto com as partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido no interior do alojamento, um orifício de descarga para as partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido, uma tampa de alojamento que é disposta oposta ao orifício de descarga, um tubo de imersão (tubo de imersão) é provido na tampa de alojamento (cobertura) para descarregar fluido do alojamento e um canal de alimentação que se abre para o interior da abertura de entrada no alojamento para introduzir o fluido junto com as partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido no interior do alojamento. Tipicamente, o fluido é um fluxo gasoso ou, no caso de hidrociclones, um fluxo líquido.

[0002] Para a maioria dos diferentes tipos de aplicações, tais como, por exemplo, uma combustão de leito de fluido circular (combustão CFB), calcinação, recuperação de óleo e para outros processos, é necessário remover e/ou separar sólidos ou líquidos de gases de combustão quentes ou misturas gasosas de produto que contêm estes sólidos ou líquidos, antes de alimentar o gás no próximo estágio de purificação, tal como, por exemplo, um precipitante elétrico (ESP), para satisfazer as especificações ambientais ou em particular especificações de produtos.

[0003] Para estes processos, tipicamente, ciclones de gás são usados para filtrar sólidos particulados do gás de combustão quente ou da mistura de gás de produto. Mas tais ciclones também são usados em instalações de energia de vapor para separar água de vapor ativo entre o gerador de vapor e a turbina ou para a separação de condensados em refrigeradores a gás. Com os hidrociclones, as partículas sólidas que estão contidas em suspensões podem ser separadas ou classificadas. Também são resolvidas emulsões, tais como, por exemplo, misturas de óleo-água.

[0004] Nos diferentes campos de aplicação, em princípio, o modo de operação destes separadores centrífugos é o mesmo. O fluido junto com os sólidos ou líquidos nele contidos é alimentado a partir da fonte de fluido através do canal de alimentação para o interior do ciclone. No interior do ciclone a porção principal do fluxo volumétrico do fluido (aproximadamente 90%) é forçada como um fluxo principal sobre um caminho helicoidal, de modo que, devido à força centrífuga, as partículas a serem separadas são lançadas na direção da parede do alojamento. Isso resulta no fato de que as partículas são separadas do fluxo e caem ou escoam para baixo na direção do orifício de descarga. O fluido sendo purificado mediante remoção das partículas sai do ciclone, por exemplo, através de um detector de vórtice na forma de um tubo de imersão.

[0005] Um fluxo secundário que equivale a aproximadamente 10% residual do fluxo de volume total flui através da interface do tubo de imersão/imersão diretamente para o interior do tubo de imersão. Na região da tampa de alojamento oposta ao orifício de descarga, é formada uma zona de baixa energia na qual ocorre uma separação eficiente das partículas. Portanto, as partículas são acumuladas nesta região e, além disso, devido à baixa pressão na região do vórtice interno, elas podem ser conduzidas para a direção do tubo de imersão. Portanto, estas partículas saem do ciclone através da saída de gás e não, conforme desejado, através do orifício de descarga. Assim, a eficiência de separação do ciclone é consideravelmente comprometida.

[0006] No caso de ciclones mais antigos, o canal de alimentação é caracterizado por um comprimento relativamente alto. Enquanto o fluido flui através de tal canal de alimentação longo, através da influência da gravitação, as partículas se deslocam na direção da parede inferior do canal de alimentação. Assim, o acúmulo de partículas na zona de baixa energia perto da tampa de alojamento é reduzido. Mas devido ao seu tamanho (comprimento) tais canais de alimentação têm um peso muito alto, ocupam muito espaço e são extremamente caros.

[0007] No caso de ciclones mais modernos, o projeto do canal de alimentação é mais curto e menor para economizar espaço e custos. Mas, uma vez que o tempo de residência do fluido no canal de alimentação é consideravelmente mais curto, as partículas não podem se deslocar suficientemente na direção da parede inferior do canal de alimentação. Portanto, as partículas são também introduzidas no alojamento do ciclone diretamente na tampa de alojamento, e assim é possível que elas sejam acumuladas na zona de baixa energia e comprometem a eficiência de separação.

[0008] Uma modificação do canal de alimentação é conhecida a partir da US 6.322.601 B1. Uma protuberância inclinada é provida na parede superior do canal de alimentação e se estende ao longo de todo o comprimento (5m) e toda a largura do canal de alimentação. A inclinação da protuberância é de < 20%, em que a altura da parede interna para a parede externa do canal de alimentação diminui. Através deste projeto, as partículas devem ser transportadas para baixo e a separação através de gravitação deve ser suportada. O problema do acúmulo de partículas na zona de baixa energia próximo à tampa de alojamento não é tratado. Devido ao baixo declive, com a protrusão, pode também não ser evitado que as partículas sejam acumuladas na zona de baixa energia perto da tampa de alojamento e que comprometam a eficiência de separação.

[0009] O documento DE 26 47 486 A1 descreve um hidrociclone no qual o canal de alimentação inicia externamente a partir do tubo de separação e continua em forma espiral para o interior do hidrociclone. O fluxo de gás introduzido através do canal de alimentação é assim guiado no espaço anular superior tangencialmente em direção ao tubo de imersão. Isso, entretanto, cria o problema de que as partículas/líquido são guiadas para o tubo de imersão, se acumulam na camada limítrofe e pode deixar o ciclone sem separação do fluxo de gás após a parede do tubo de imersão.

[0010] Portanto, é o objetivo da presente invenção fornecer um ciclone que é caracterizado por um projeto de economia de espaço, baixos custos de produção e alta eficiência de separação.

[0011] O objetivo acima é resolvido por um ciclone que tem as características de acordo com a reivindicação 1. O ciclone de acordo com a presente invenção para a separação de partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido proveniente de um fluido compreende um alojamento, um orifício de descarga para as partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido, uma tampa de alojamento que é disposta oposta ao orifício de descarga e uma abertura de entrada no alojamento. Através da abertura de entrada no alojamento, o fluido junto com as partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido pode ser introduzido no alojamento. Para isso o ciclone é equipado com um canal de alimentação que se abre para fora da abertura de entrada no alojamento e que pode conectar a abertura de entrada com a fonte do fluido, tal como, por exemplo, um alto-forno, forno de leito fluidizado ou similar. De acordo com a presente invenção, o ciclone compreende pelo menos uma rampa que é disposta na tampa de alojamento e/ou em uma parede superior do canal de alimentação, em que a inclinação da pelo menos uma rampa está em uma faixa de 15° a 60°, de preferência entre 25° e 45°, particularmente de preferência entre 20° e 40° e, particularmente, de aproximadamente 30°.

[0012] As direções relativas ‘superior’ e ‘inferior’ são definidas pela orientação do alojamento de ciclone. “Superior” é o lado do ciclone no qual a tampa de alojamento pode ser encontrada, enquanto “inferior” é definido pela posição do orifício de descarga. No caso de uma orientação típica do ciclone, assim, a direção descendente (de cima para baixo) é idêntica à direção de gravitação, porque as partículas caem na direção do orifício de descarga.

[0013] Em princípio, a forma de pelo menos uma rampa não é restrita, e, portanto, pode compreender, por exemplo, desníveis, aros e/ou corrugações. A rampa pode ser caracterizada por uma altura que se eleva continuamente, com ou sem regiões de altura constante. A inclinação da rampa resulta do quociente da altura máxima e do comprimento da rampa. Devido à inclinação da rampa de acordo com a presente invenção, o fluido junto com as partículas é defletido de maneira eficiente. A rampa, em particular, direciona as partículas para o interior de uma zona do ciclone na qual a distância a partir do teto é maior do que a metade da altura da abertura de entrada. Nessa zona, as partículas podem ser facilmente separadas do fluido.

[0014] Com a rampa de acordo com a presente invenção na parede superior do canal de alimentação, as partículas são desviadas em direção descendente, que se encontra na direção de uma parede inferior do canal de alimentação. Portanto, alcançam o alojamento do ciclone já com uma distância maior a partir da tampa de alojamento e com um vetor de velocidade que tem um componente em direção descendente. Assim, em particular, no fluxo secundário, as partículas contidas são esvaziadas de modo que em grande parte não alcançam a zona de baixa energia próxima à tampa de alojamento.

[0015] De acordo com a invenção, a rampa termina antes de atingir o tubo de imersão. Isso garante que o fluxo gasoso carregado se separe da parede e seja completamente exposto ao efeito de separação do ciclone.

[0016] Devido à rampa de acordo com a presente invenção, na tampa de alojamento as partículas que são presas na zona de baixa energia próximas à tampa de alojamento e circulam no alojamento do ciclone são defletidas para baixo em uma região na qual elas podem ser separadas do fluido. As partículas ganham um componente de velocidade em direção descendente e um componente de velocidade na direção de rotação. Portanto, é possível guiar todas as partículas por um caminho helicoidal em direção descendente para a orifício de descarga para as partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido. Assim, a eficiência de separação é consideravelmente melhorada. A rampa guia as partículas abaixo de uma determinada linha (suposta) definida pela espessura da camada limítrofe na tampa de alojamento. Isto impede que as partículas se acumulem na camada limítrofe e saiam do ciclone ao longo da tampa de alojamento e do tubo de imersão sem separação do fluxo de gás. A eficiência de separação do ciclone pode ser melhorada significativamente. Quando não são criadas turbulências, a perda de pressão no ciclone não é influenciada.

[0017] De acordo com a presente invenção é também possível prover na parede superior do canal de alimentação e/ou na tampa de alojamento mais do que uma rampa cada.

[0018] Em uma modalidade preferida da invenção, o canal de alimentação é tangencialmente disposto no alojamento e a rampa na parede superior do canal de alimentação se apoia na parede interna do canal de alimentação. Pelo arranjo tangencial do canal de alimentação, uma parede interna e uma parede externa do canal de alimentação são definidas. A parede interna é o lado que tem uma menor distância tangencial ao centro do alojamento de ciclone. No caso de uma disposição deslocada para a esquerda (com relação à direção do fluxo de fluido no canal de alimentação) do canal de alimentação no alojamento do ciclone que resulta em uma circulação no sentido horário, assim, a parede direita (com relação à direção do fluxo de fluido no canal de alimentação) é a parede interna do canal de alimentação. No caso de uma disposição deslocada para a direita do canal de alimentação que resulta em uma circulação anti-horária, a parede esquerda do canal de alimentação é a parede interna. A parede que é disposta oposta é a parede externa do canal de alimentação.

[0019] Em uma modalidade preferida da invenção, o comprimento da pelo menos uma rampa na parede superior do canal de alimentação é mais curto do que o comprimento do canal de alimentação, de preferência entre 5 e 80% do comprimento do canal de alimentação, particularmente de preferência entre 20 e 50% do comprimento do canal de alimentação, e em particular a rampa se estende ao longo de aproximadamente 20%, 30%, 40% ou 50% do comprimento do canal de alimentação. A seção transversal uniforme do canal de alimentação antes do início da rampa resulta na sincronização do fluxo de fluido no canal de alimentação e na redução de turbulências de modo que a orientação de fluxo possa ser controlada pela rampa e possa ser obtida, com mais eficiência, e menos partículas atinjam a zona de baixa energia. Com uma rampa curta, além disso, no caso de um dado comprimento do canal de alimentação, material e peso podem ser economizados, o que resulta em custos mais baixos e em uma capacidade mais simples de retroajustar as instalações já existentes.

[0020] Em uma modalidade particularmente preferida da invenção, a rampa na parede superior do canal de alimentação se estende até a abertura de entrada do alojamento. De acordo com a qual a rampa começa no canal de alimentação e termina, por exemplo, na posição da abertura de entrada. Consequentemente, a rampa não é posicionada no centro, mas na extremidade do canal de alimentação. De modo que as partículas sejam defletidas para baixo diretamente antes da abertura de entrada do alojamento, que resulta em uma prevenção particularmente eficaz de um acúmulo de partículas na zona de baixa energia.

[0021] Em uma modalidade preferida da invenção, pelo menos uma rampa pode ter uma forma de uma cunha. O arranjo da rampa é escolhido tal que a rampa na direção da abertura de entrada do alojamento se torna mais alta. Uma rampa que tem o formato de uma cunha tem um desenho particularmente simples e, portanto, pode ser produzida muito eficaz em termos de custo.

[0022] Em uma modalidade particular da invenção, pelo menos uma rampa pode ter um desenho côncavo, em que a inclinação da rampa na direção da abertura de entrada do alojamento aumenta. No caso de tal rampa, além da altura, o comprimento e a largura, também o raio de curvatura da rampa pode ser variado. Com este parâmetro adicional, o fluxo do fluido pode ser otimizado de uma maneira particularmente eficaz.

[0023] Em outra modalidade da invenção, pelo menos uma rampa tem uma altura máxima que corresponde a 10 a 60%, de preferência 25 a 50% da altura do canal de alimentação. Em particular, é menor do que 50%, de preferência menor do que 40%, particularmente, preferivelmente menor que 30% da altura do canal de alimentação. De modo que a seção transversal através da qual o fluxo de fluido não é muito estreitado, e se impede que no fluido sejam obtidas velocidades muito altas, o que resultaria em uma maior perda de pressão através do ciclone.

[0024] Em uma modalidade particular da invenção, pelo menos uma rampa na parede superior do canal de alimentação não se estende ao longo de toda, mas, de preferência, apenas ao longo de 20 a 60%, particularmente de 25 a 50% da largura do canal de alimentação. Em particular, tem uma largura menor do que 50%, de preferência menor do que 40%, particularmente preferivelmente menor do que 30% da largura do canal de alimentação. Uma rampa com essa largura já pode ser suficiente para desviar o fluido, de modo que nenhuma partícula possa ser acumulada na zona de baixa energia. Ao mesmo tempo, a seção transversal do canal de alimentação através da qual o fluido flui não é muito estreitada. Em uma alternativa, pode-se permitir que a rampa se estenda através da largura inteira do canal de alimentação. Tal disposição de rampa pode ser fabricada de uma maneira particularmente simples.

[0025] Em uma modalidade particular da invenção, a rampa na tampa de alojamento pode se apoiar contra uma parede externa do alojamento. A deflexão do fluido circulante na região próxima à parede externa do alojamento resulta, particularmente, de forma efetiva no fato de que as partículas são removidas da zona de baixa energia.

[0026] Em outra modalidade da invenção, a rampa na tampa de alojamento pode ter um desenho curvo. Nesse caso, a curvatura da rampa pode ser ajustada à curvatura da parede externa do alojamento. Uma rampa que é ajustada de maneira tal impede que ocorra redemoinho entre uma parede externa redonda e uma rampa, que pode ter uma influência negativa sobre o fluxo no ciclone.

[0027] Em outra modalidade da invenção, a rampa na tampa de alojamento pode ter uma largura que corresponde a 20 a 80%, de preferência 40 a 60% da distância entre a parede externa do alojamento e o tubo de imersão. Em particular, é menor do que 60%, de preferência menor do que 50%, particularmente de preferência menor que 40% da distância entre a parede externa e o tubo de imersão. Uma rampa tendo essa largura é suficiente para remover as partículas da zona de baixa energia sem reduzir a seção transversal através da qual o fluido flui muito forte, o que afetará negativamente o movimento de circulação.

[0028] Em outra modalidade da invenção no canal de alimentação e também na tampa de alojamento, uma rampa é disposta, em que é possível que estas rampas sejam conectadas por meio de um elemento de conexão, de preferência cuboide. Mediante provisão de ambas as rampas, as vantagens acima descritas podem ser combinadas. O elemento de conexão impede uma rápida expansão do fluido que resultaria no fato de que partículas novamente poderiam terminar na zona de baixa energia.

[0029] De preferência, a rampa está junto à parede interna do canal de alimentação atua nas partículas que se deslocam no caminho interno, enquanto a rampa na tampa de alojamento está junto à parede externa do alojamento atua nas partículas que se deslocam no caminho externo. Desse modo, a camada limítrofe completa é separada da tampa de alojamento, de modo que nenhuma extração indesejada de partículas do ciclone é efetuada por intermédio da camada limite e do tubo de imersão.

[0030] Neste caso, é possível que o canal de alimentação e a tampa de alojamento sejam caracterizados por um deslocamento geométrico, em particular deslocamento vertical, de modo que também as respectivas rampas podem ser caracterizadas por um deslocamento geométrico, particularmente vertical.

[0031] O projeto de acordo com a presente invenção proporciona melhorar a eficiência de separação do ciclone em 10 a 20%.

[0032] A seguir, a invenção é explicada em maiores detalhes com a ajuda de exemplos de modalidades com referência às figuras nas quais a matéria objeto da invenção é mostrada esquematicamente. Aqui, todos os aspectos descritos e/ou representados se formam por si só ou em combinação arbitrária o assunto da invenção, independentemente a partir de seu resumo nas reivindicações de patente ou suas referências anteriores.

[0033] A figura 1a mostra uma seção longitudinal de um ciclone de acordo com uma primeira modalidade; a figura 1b mostra o ciclone da figura 1a partir de cima com a tampa removida; a figura 1c mostra uma seção através da abertura de entrada do ciclone da figura 1a; a figura 2a mostra uma vista análoga à figura 1a de um ciclone de acordo com uma segunda modalidade; a figura 2b mostra uma vista análoga à figura 1b do ciclone da Figura 2a; a figura 2c mostra uma vista análoga à figura 1c do ciclone da figura 2a; a figura 3a mostra uma vista análoga à figura 1a de um ciclone de acordo com uma terceira modalidade; a figura 3b mostra uma vista análoga à figura 1b do ciclone da Figura 3a; a figura 3c mostra uma vista análoga à figura 1c do ciclone da figura 3a; a figura 4a mostra uma vista análoga à figura 1a de um ciclone de acordo com uma quarta modalidade; a figura 4b mostra uma vista análoga à figura 1b do ciclone da figura 4a; a figura 4c mostra uma vista análoga à figura 1ac do ciclone da figura 4a; a figura 5a mostra uma vista análoga à figura 1a de um ciclone de acordo com uma quinta modalidade; a figura 5b mostra uma vista análoga à Figura 1 b do ciclone da Figura 5a; a figura 5c mostra uma vista análoga à figura 1c do ciclone da figura 5a; a figura 6a mostra uma vista análoga à figura 1a de um ciclone de acordo com uma sexta modalidade; a figura 6b mostra uma vista análoga à figura 1b do ciclone da figura 6a; a figura 6c mostra uma vista análoga à figura 1c do ciclone da figura 6a; a figura 7a mostra uma vista análoga à figura 1a de um ciclone de acordo com uma sétima modalidade; a figura 7b mostra uma vista análoga à figura 1b do ciclone da figura 7a; e a figura 7c mostra uma vista análoga à figura 1c do ciclone da figura 7a.

[0034] A construção básica de um ciclone 1 como é usado para a separação de sólidos ou líquidos a partir de um fluxo de fluido é mostrada esquematicamente na Fig. 1a. O ciclone 1 de acordo com a presente invenção da Fig. 1a compreende uma parte superior cilíndrica de alojamento 2 e uma parte inferior cônica de alojamento 3. A parte cilíndrica de alojamento 2 e a parte cônica de alojamento 3 juntas formam o alojamento 2, 3 do ciclone 1, isto é, o alojamento de ciclone 2, 3. A extremidade superior do alojamento de ciclone 2, 3 é fechada com uma tampa de alojamento 5. Um tubo de imersão ou detector de vórtice 12 é inserido em uma abertura central da tampa de alojamento 5 de modo que o tubo de imersão 12 se estende parcialmente para fora e parcialmente dentro do alojamento de ciclone 2, 3. Um canal de alimentação 7 é conectado com a sua primeira extremidade com uma abertura de entrada 6 na parte cilíndrica de alojamento 2 do ciclone 1. Com a segunda extremidade, o canal de alimentação 7 pode, por exemplo, ser conectado com a abertura de descarga de um alto- forno/leito fluidizado. A abertura de entrada 6 e o canal de alimentação 7 que são colocados diretamente nesse lugar são dispostos na extremidade superior da parte cilíndrica do alojamento 2. De preferência, nesse caso, a parede superior 9 do canal de alimentação 7 e a tampa de alojamento 5 são dispostas de maneira coplanar. Tipicamente, o ciclone 1 é disposto de tal modo que a parte cônica do alojamento 3 é orientada para baixo na direção do campo gravitacional. Em seu ponto mais baixo é provido o orifício de descarga 4 através do qual as partículas e/ou o líquido que foi extraído do fluxo de fluido pode ser descarregado.

[0035] Durante a operação, o fluxo de fluido junto com as partículas é alimentado através do canal de alimentação 7 e da abertura de entrada 6 para a parte de alojamento 2. Tipicamente, é efetuada de uma maneira tangencial (vide Fig. 1b) de modo que um movimento circular do fluxo de fluido é induzido. O fluxo de fluido se move em um caminho helicoidal a partir da abertura de entrada 6 para a direção da região cônica 3. Devido à força centrífuga, as partículas são transportadas para a parede externa do ciclone 1 e aí, pelo efeito da gravitação, se movem para a direção do orifício de descarga 4. O gás purificado ou, no caso de um hidrociclone, o líquido purificado sai do ciclone 1 para cima através do tubo de imersão 12.

[0036] No caso da modalidade ilustrada no canal de alimentação 7, é provida uma primeira rampa 10a e no interior do alojamento de ciclone 2, 3 uma segunda rampa 11a através da qual o fluxo de fluido é desviado. A primeira rampa é disposta na parede superior do canal de alimentação e tem o formato de uma cunha. A segunda rampa 1a é disposta na tampa de alojamento 5 e tem a mesma altura que a primeira rampa 10a. As rampas 10a, 11a são conectadas por meio, por exemplo, de um elemento de ligação 14 cuboide, em que entre elas, em particular, nenhuma folga ou plataforma/ressalto é provida.

[0037] A primeira rampa 10a no interior do canal de alimentação 7 se estende ao longo de um terço do comprimento do canal de alimentação 7 e se apoia contra a parede interna 8 do canal de alimentação canal de alimentação 7. A altura da rampa 10a é de aproximadamente 45% da altura do canal de alimentação 7 (com base na seção transversal interna livre do canal de alimentação 7). A largura da rampa 10a é de aproximadamente 50% da largura do canal de alimentação 7 (vide Fig. 1b). A primeira rampa 10a começa a partir da segunda extremidade do canal de alimentação 7 na segunda metade do canal de alimentação 7 e se estende até a primeira extremidade do canal de alimentação 7 na abertura de entrada 6 do alojamento de ciclone 2, 3. A segunda rampa 1a é disposta de tal modo que ela se apoia contra a parede externa 13 da parte cilíndrica do alojamento 2 do ciclone 1. Além disso, a rampa 11a tem um desenho curvo, de modo que ela é ajustada à forma redonda da parede externa 13 da parte cilíndrica do alojamento 2 do ciclone 1.

[0038] A Fig. 1c mostra que ambas, a segunda rampa 11a e também a primeira rampa 10a, têm a forma de uma cunha com um ângulo de inclinação de aproximadamente 30° cada, em que a altura da rampa 11a aumenta na direção da abertura de entrada 6.

[0039] Durante operação, um fluxo de gás, por exemplo, a partir de um alto-forno, junto com partículas sólidas nele contidas, é alimentado ao canal de alimentação 7. O fluxo de gás flui ao longo do canal de alimentação 7 na direção do alojamento de ciclone 2, 3 (na vista da Figura 1 a partir do lado esquerdo para o lado direito), e na região superior do canal de alimentação 7 é defletido para baixo na direção da primeira rampa 10a, de modo que entra na parte cilíndrica de alojamento 2 em uma distância até a tampa de alojamento 5, a qual, pelo menos, corresponde à altura da primeira rampa 10a. Com este redirecionamento na primeira rampa 10a, uma parte do gás e algumas partículas, além disso, são dotadas de um componente de velocidade em direção descendente que sustenta o transporte das partículas para a direção do orifício de descarga e impede que as partículas entrem na zona de baixa energia 15 na região superior do ciclone 1 próximo à tampa de alojamento 5. Com a disposição tangencial do canal de alimentação 7 na parte cilíndrica de alojamento 2, um movimento circular é iniciado, o qual, através das forças centrifugas, resulta na separação das partículas a partir do fluxo de gás. Partículas que não obstante tenham entrado na zona de baixa energia 15 próximas à tampa de alojamento 5 circulam em torno do tubo de imersão 12. Devido à segunda rampa 11a na tampa de alojamento 5 essas partículas são defletidas para baixo e assim elas entram em uma região na qual as partículas podem ser separadas de maneira eficiente a partir do fluxo de gás. Assim, é evitado um acúmulo de partículas na zona de baixa energia 15. Então, o fluxo de gás se move para baixo, em grande parte em um caminho helicoidal, na parte cônica do alojamento 3, em que durante o transporte, as partículas são separadas do fluxo de gás. Então, o fluxo de gás purificado sai do ciclone 1 através do tubo de imersão 12.

[0040] As Figuras 2a a 2c mostram uma segunda modalidade da invenção em vistas que são equivalentes às figuras de 1a a 1c e para fins de simplicidade nas figuras a seguir, são descritas apenas as diferenças com relação a primeira modalidade e/ou à modalidade precedente. Para os mesmos elementos os mesmos sinais de referência (opcionalmente com índices a-f para a primeira e sexta modalidades) são usados e é feita referência à sua descrição precedente.

[0041] A modalidade das Figuras 2a a 2c é caracterizada por uma disposição alternativa da rampa. Como pode ser visto na Figura 2a, a primeira rampa 10b no canal de alimentação 7 já alcança a sua altura máxima antes da abertura de entrada 6 do alojamento de ciclone 2, 3. A rampa 10b se estende em uma seção, de preferência, cuboide 16 com altura constante até a abertura de entrada 6. O comprimento da primeira rampa 10b é de aproximadamente 60% do comprimento do canal de alimentação 7. A segunda rampa 11b não difere da segunda rampa 11a da primeira modalidade da Figura 1a a 1c.

[0042] No caso da terceira modalidade das Figuras 3a a 3c, a rampa 10c se estende ao longo da largura inteira do canal de alimentação 7 (vide Figura 3b). O perfil característico da altura da rampa 10c é idêntico ao da rampa 10b de acordo com a modalidade das Figuras 2a a 2c.

[0043] No caso da quarta modalidade das Figuras 4a a 4c, a rampa l0d é caracterizada por um desenho particularmente pequeno, de modo que sua largura corresponde apenas a um terço da largura do canal de alimentação, a partir do mesmo, a rampa l0d tem um desenho similar à rampa 10b de acordo com a segunda modalidade.

[0044] No caso da quinta modalidade das Figuras 5a a 5c, ambas, a rampa l0e, e também a rampa 11e, têm um desenho de rampa côncava. As rampas côncavas 10e, 11e não possuem uma inclinação constante, porém uma inclinação que aumenta na direção da abertura de entrada 6 no alojamento 2, 3. Aqui, os comprimentos e as larguras das rampas 10, 11 correspondem àqueles da modalidade da Figura 1a a 1c.

[0045] No caso da sexta modalidade das Figuras 6a a 6c, o ciclone 1 compreende apenas uma rampa 10f no canal de alimentação 7, enquanto a segunda rampa 11 na tampa de alojamento 5 foi omitida.

[0046] No caso da sétima modalidade da Figura 7a a 7c, o ciclone 1 é caracterizado por um deslocamento geométrico entre o canal de alimentação 7 e a tampa de alojamento 5. Consequentemente, também, as rampas l0g, 11g podem ser caracterizadas por um deslocamento geométrico entre si, que é aqui um deslocamento vertical.

[0047] Deve-se considerar que as variantes mostradas da primeira e da segunda rampa 10a-g, 11 a-g, de acordo com a primeira e sétima modalidades, podem ser combinadas arbitrariamente entre si. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

[0048] 1 ciclone; 2 parte cilíndrica do alojamento; 3 parte cônica de alojamento; 4 orifício de descarga; 5 tampa de alojamento; 6 abertura de entrada; 7 canal de alimentação; 8 parede interna do canal de alimentação; 9 parede superior do canal de alimentação; 10a-g rampa no canal de alimentação; 11a-e, g rampa no alojamento; 12 tubo de imersão; 13 parede externa do alojamento; 14a-e, g elemento de conexão; 15 zona de baixa energia; e 16b-d, f, g seção cuboide

Claims (15)

1. Ciclone para separação de partículas sólidas e/ou pelo menos um líquido a partir de um fluido, compreendendo: um alojamento (2, 3), uma abertura de entrada (6) para introduzir o fluido junto com as partículas sólidas e/ou o pelo menos um líquido no interior do alojamento (2, 3) um orifício de descarga (4) para as partículas sólidas e/ou para o pelo menos um líquido, uma tampa de alojamento (5) sendo disposta oposta ao orifício de descarga (4), um tubo de imersão (12) sendo provido na tampa de alojamento (5) para descarregar o fluido a partir do alojamento (3), e um canal de alimentação (7) que se abre para o interior da abertura de entrada (6) no alojamento (2, 3) para a introdução do fluido junto com as partículas sólidas e/ou o pelo menos um líquido no interior do alojamento (2, 3), em que pelo menos uma rampa (11a-e, g) é disposta na tampa de alojamento (5) em que a inclinação da pelo menos uma rampa (11a-e, g) e a inclinação da pelo menos um rampa (11a-e, g) está dentro do alcance de 15° até 60°, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (11a-e, g) tem uma altura máxima que corresponde a 10 a 60%, da altura do canal de alimentação (7).

2. Ciclone, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (10a- g) é disposta em uma parede superior (9) do canal de alimentação (7), em que a inclinação da pelo menos uma rampa (10a-g) na parede superior (9) do canal de alimentação (7) está em uma faixa de 15° a 60°.

3. Ciclone, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o canal de alimentação (7) é disposto no alojamento (2, 3) de uma maneira tangencial e que a pelo menos uma rampa (10a-g) na parede superior (9) do canal de alimentação (7) está junto a uma parede interna (8) do canal de alimentação (7).

4. Ciclone, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a rampa (10a-g) na parede superior (9) do canal de alimentação (7) se estende ao longo de 5 a 80% do comprimento do canal de alimentação (7).

5. Ciclone, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (10a- g) na parede superior (9) do canal de alimentação (7) se estende até a abertura de entrada (6) do alojamento (2, 3).

6. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (10a-d, f, g; 11a-d, g) tem a forma de uma cunha em pelo menos algumas regiões.

7. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (l0e; 11e) tem uma forma côncava em pelo menos algumas regiões e em que a inclinação da rampa (l0e; 11e) na direção da abertura de entrada (6) do alojamento (2, 3) aumenta.

8. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (10; 11) compreende desnível ou corrugações em pelo menos certas regiões ou outros deslocamentos de altura em certas seções.

9. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (10a-g) na parede superior (9) do canal de alimentação (7) tem uma altura máxima que corresponde a 10 a 60% da altura do canal de alimentação (7).

10. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma rampa (10a, b, d-g) na parede superior (9) do canal de alimentação (7) tem uma largura que é menor do que a largura do canal de alimentação (7), na faixa preferencial de 20 a 60% da largura do canal de alimentação (7), ou que a rampa (10c) se estende ao longo da largura inteira do canal de alimentação (7).

11. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a rampa (11a-e, g) na tampa de alojamento (5) se apoia contra uma parede externa (13) do alojamento (2, 3).

12. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a rampa (11a-e, g) na tampa de alojamento (5) tem uma forma curva, em que a curvatura da rampa (11a-e, g) é ajustada à curvatura da parede externa do alojamento.

13. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a rampa (11a-e, g) na tampa de alojamento (5) tem uma largura que corresponde a 20 a 80% da distância entre a parede externa (13) do alojamento (2, 3) e o tubo de imersão (12).

14. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma rampa (10a-g) é disposta no canal de alimentação (7) e uma rampa (11a-e, g) é disposta na tampa de alojamento (5), em que as rampas (10a-e, 10g, 11a-e, 11g) são conectadas por um elemento de conexão cuboide (14).

15. Ciclone, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o canal de alimentação (7) é um deslocamento geométrico com relação à tampa de alojamento (5) e/ou que as rampas (10g; 11g) são um deslocamento geométrico entre si.

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