BR112019010026A2

BR112019010026A2 - dispositivo de separação de gás-líquido

Info

Publication number: BR112019010026A2
Application number: BR112019010026A
Authority: BR
Inventors: Ito Hidetaka; Suzuki Tetsunobu
Original assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-09-03
Also published as: EP3552685A1; EP3552685A4; WO2018105563A1; CN109982767A; US11179662B2; KR20190089905A; CN109982767B; KR102452177B1; US20200386195A1; MX2019006669A; RU2019120829A; JP2018094459A; EP3552685B1; JP6934297B2

Abstract

para fornecer um separador de gás-líquido capaz de impedir que o líquido na forma de gotículas flua quando o gás e o líquido são separados por turbilho-namento de um fluido bifásico gás-líquido, evitando o aumento em tamanho do separador. um separador de gás-líquido inclui um tubo de entrada (21) através do qual flui um fluido bifásico gás-líquido e uma fita geradora de fluxo (30) disposta dentro do tubo de entrada (21) para turbilhonar o fluido bifásico gás-líquido ao longo de uma superfície interna (21b) do tubo de entrada (21), em que a superfície interna (21b) do tubo de entrada (21) inclui uma primeira superfície (41) em uma localização a jusante de uma direção de fluxo de gás-líquido fluido bifásico da fita geradora de fluxo de turbilhonamento (30), a primeira superfície em degrau (41) aumentando um diâmetro interno do tubo de entrada (21) para baixo do mesmo

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “DISPOSITIVO DE SEPARAÇÃO DE GÁS-LÍQUIDO” [0001] CAMPO TÉCNICO [0002] A presente divulgação refere-se a um separador gás-líquido que separa gás e líquido contido em fluido bifásico gás-líquido.

[0003] ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0004] Convencionalmente, um separador de gás-líquido que faz circular fluido gasoso de duas fases fluindo através de um tubo, que guia o líquido para uma superfície interna do tubo por força centrífuga para formar gotículas e separa o líquido transformado em gotículas de gás a serem drenadas fora do tubo (ver Literatura Patentária 1, Literatura Patentária 2, Literatura Patentária 3, por exemplo) [0005] LISTA DE CITAÇÃO [0006] Literatura Patentária [0007] Literatura Patentária 1: JP H09-220421A [0008] Literatura Patentária 2: JP 2003-190725A [0009] Literatura Patentária 3: JP 2005-160187A [0010] SUMÁRIO [0011] Problema Técnica [0012] No entanto, o separador convencional de gás-líquido, que drena o líquido transformado em gotículas fora do tubo a ser coletado, requer um tanque no qual o líquido é retido e um novo tubo que guia o líquido até o tanque. Como resultado, o tamanho do separador de gás-líquido aumenta. Quando a taxa de coleta do líquido é insuficiente, o líquido transformado em gotículas pode fluir com gás, e as gotículas podem colidir com um dispositivo (por exemplo, motor de combustão interna e turbina do turbocompressor) disposto a jusante do separador de gás-líquido para produzir um impacto ao dispositivo.

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2/31 [0013] A presente divulgação foi feita tendo em vista dos problemas acima, e um objeto da presente descrição é fornecer um separador de gásliquido capaz de impedir que o líquido convertido em gotículas a partir do fluxo com o gás quando o gás e o líquido são separados por turbilhonamento do fluido bifásico gás-líquido enquanto suprime o aumento do tamanho do separador gás-líquido.

[0014] Para alcançar o objetivo acima, a presente divulgação proporciona um separador de gás-líquido incluindo: um tubo através do qual circula um fluido de duas fases gás-líquido; e um gerador de fluxo em turbilhão disposto dentro do tubo para agitar o fluido bifásico gás-líquido ao longo de uma superfície interna do tubo, em que a superfície interna do tubo inclui uma primeira superfície em degrauem local a jusante de uma direção de fluxo do fluido bifásico de gás-líquido a partir do gerador de fluxo em turbilhão, a primeira superfície em degrau aumentando um diâmetro interno do tubo para baixo do mesmo.

[0015] Efeitos Vantajosos [0016] De acordo com a presente divulgação, é possível evitar que o líquido na forma de gotículas circule com gás quando o gás e o líquido são separados por turbilhonamento de um fluido bifásico gás-líquido, enquanto suprime o aumento em tamanho de um dispositivo.

[0017] BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS [0018] [Figura 1] A figura 1 é um diagrama de sistema inteiro ilustrando um sistema de recirculação de gás de exaustão de um motor de combustão interna ao qual é aplicado um separador de gás-líquido de acordo com uma Primeira Concretização.

[0019] [Figura 2] A figura 2 é uma vista em corte que ilustra o separador gás-líquido de acordo com a Primeira Forma de Concretização.

[0020] [Figura 3] A figura 3 é uma vista ampliada de uma porção A ilustrada na figura 2.

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3/31 [0021] [Figura 4] A figura 4 é uma vista ampliada de uma porção B ilustrada na figura 2.

[0022] [Figura 5] A figura 5 é uma vista em perspectiva ilustrando uma geradora de fluxo de turbilhonamento de acordo com a Primeira Concretização.

[0023] [Figura 6] A figura 6 é uma vista lateral ilustrando a fita geradora de fluxo de turbilhonamento de acordo com a Primeira Concretização.

[0024] [Figura 7] A figura 7 é uma vista em corte ao longo de uma linha C-C mostrada na figura 5.

[0025] [Figura 8] A figura 8 é um diagrama explicativo geral que ilustra um fluxo de um fluido bifásico gás-líquido e fluxos de gás e líquido separados no separador gás-líquido de acordo com a Primeira Concretização.

[0026] [Figura 9] A figura 9 é uma vista ampliada de uma porção A1 ilustrada na figura 8.

[0027] [Figura 10] Afigura 10 é uma vista em corte que ilustra o separador gás-líquido de acordo com a Segunda Forma de Concretização.

[0028] [Figura 11] Afigurai 1 é um diagrama explicativo geral que ilustra o fluxo de um fluido bifásico gás-líquido e o fluxo do gás e líquido separados no separador no separador gás-líquido de acordo com a Segunda Concretização.

[0029] [Figura 12] A figura 12 é uma vista ampliada que ilustra o fluxo do líquido no separador gás-líquido de acordo com a segunda forma de realização.

[0030] [Figura 13A] A figura 13A é uma vista em corte que ilustra uma primeira variação do separador gás-líquido de acordo com a Primeira Forma de Concretização.

[0031] [Figura 13B] A figura 13B é uma vista em corte que ilustra uma segunda variação do separador gás-líquido de acordo com a Primeira Concretização.

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4/31 [0032] [Figura 13C] A figura 13C é uma vista em corte que ilustra uma terceira variação do separador gás-líquido de acordo com a Primeira Forma de Concretização.

[0033] [Figura 13D] A figura 13D é uma vista em corte que ilustra uma quarta variação do separador gás-líquido de acordo com a Primeira Forma de Realização.

[0034] [Figura 14] A figura 14 é uma vista em corte que ilustra uma quinta variação do separador gás-líquido de acordo com a Primeira Concretização. [0035] [Figura 15] Afigura 15 é uma vista em corte ampliada que ilustra uma seção primária de uma sexta variação do separador gás-líquido de acordo com a Primeira Forma de Concretização.

[0036] [Figura 16] A figura 16 é uma vista em corte que ilustra uma primeira variação do separador gás-líquido de acordo com a Segunda Forma de Concretização.

[0037] [Figura 17] A figura 17 é uma vista em corte que ilustra uma segunda variação do separador gás-líquido de acordo com a Segunda Concretização.

[0038] DESCRIÇÃO DE FORMAS DE CONCRETIZAÇÃO [0039] A seguir, formas de concretização preferidas de um separador gás-líquido de acordo com a presente descrição serão descritas de acordo com a Primeira Forma de Concretização e a Segunda Forma de Concretização ilustrada nos desenhos anexos.

[0040] (Primeira Forma de Concretização) Em primeiro lugar, a configuração de um separador gás-líquido na Primeira Forma de Concretização será descrita separadamente sob os títulos Configuração Geral do Sistema, Configuração Detalhada do Separador Gás-Líquido e Configuração Detalhada da Fita Geradora de Fluxo de Turbilhonamento.

[0041] [Configuração Geral de Sistema] A figura 1 é um diagrama de sistema inteiro ilustrando um sistema de recirculação de gás de exaustão de

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5/31 um motor de combustão interna ao qual é aplicado um separador de gáslíquido de acordo com uma Primeira Concretização. A seguir, uma configuração geral do sistema na Primeira Forma de Concretização será descrita com referência á figura 1.

[0042] Um separador de gás-líquido 20 na Primeira Forma de Concretização é aplicado a um sistema de recirculação de gás de exaustão S de um motor de combustão interna 1 mostrado na figura 1. Neste caso, o motor de combustão interna 1 mostrado na figura 1 é um motor a diesel montado um veículo como uma fonte propulsora para viajar e inclui quatro cilindros (não mostrado). Cada um dos cilindros está conectado a uma passagem de admissão 2 e a uma passagem de exaustão 3.

[0043] A passagem de admissão 2 inclui uma porta de admissão 2a em uma extremidade. Por ordem de um lado onde a porta de admissão 2a está disposta, a passagem de admissão 2 é provida de um filtro de ar 4 para filtrar um ar de admissão, um compressor 5a de um turbocompressor 5 e um resfriador intermediário 6 para resfriamento do ar de admissão, e uma válvula de estrangulamento 7 para regular uma quantidade de ar de admissão. Por ordem de um lado onde o motor de combustão interna 1 está disposto, a passagem de exaustão 3 é provida de uma turbina 5b do turbocompressor 5, um catalisador de purificação de exaustão 8 para purificar um gás de exaustão e uma válvula de estrangulamento 9 para regular uma quantidade do gás de exaustão. Um amortecedor 10 é disposto a jusante da válvula de estrangulamento de exaustão 9, e uma porta de exaustão 3a é disposta a jusante do amortecedor 10.

[0044] A passagem de admissão 2 está conectada à passagem de exaustão 3 através de uma passagem de EGR de baixa pressão 11 e uma passagem de EGR de alta pressão 12. Aqui, EGR (Exhaust Gas Recirculation) é uma tecnologia para remover uma parte do gás de exaustão após a combustão no motor de combustão interna 1 e para absorver o gás novamente.

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EGR é também referido como recirculação de gás de exaustão.

[0045] A passagem de EGR de baixa pressão 11 conecta uma porção da passagem de admissão 2 localizada a montante do compressor 5a e uma porção da passagem de exaustão 3 localizada a jusante do catalisador de purificação de exaustão 8. Por outro lado, a passagem de EGR de alta pressão 12 conecta uma porção da passagem de admissão 2 localizada a jusante do compressor 5a e uma porção da passagem de exaustão 3 localizada a montante da turbina 5b. Deste modo, a passagem de EGR de baixa pressão 11 retorna o gás de exaustão que passa através da turbina 5b para o ar de admissão antes do compressor 5a. Além disso, a passagem de EGR de alta pressão 12 retorna o gás de exaustão antes de fluir para a turbina 5b para o ar que passa através do compressor 5a.

[0046] A passagem de EGR de baixa pressão 11 está provida de um refrigerador de EGR 13 para resfriar o gás de exaustão que retorna à passagem de admissão 2, e uma válvula de EGR de baixa pressão 14 para regular uma quantidade do ar de exaustão que retorna à passagem de admissão 2 através do passagem de EGR de baixa pressão 11. A passagem de EGR de alta pressão 12 está provida de uma válvula EGR de alta pressão 15 para regular uma quantidade de ar de exaustão que retorna para a passagem de admissão 2 através da passagem de EGR de alta pressão 12.

[0047] A passagem de EGR de baixa pressão 11 pode retornar o ar de exaustão em reduzir uma quantidade do ar de exaustão que passa através da turbina 5b do turbocompressor 5 e pode efetivamente reduzir o NOx. No entanto, o resfriamento no resfriador EGR 13 traz uma questão de preocupação para gerar água condensada. Quando a água condensada flui a jusante na forma de gotículas, tendo cada uma delas um certo tamanho, as gotículas podem colidir com as lâminas do rotor e semelhante do compressor 5a do turbocompressor 5 para produzir um impacto nas lâminas de rotor e semelhante. Portanto, na Primeira Forma de Concretização, o separador

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7/31 gás-líquido 20 mostrado na figura 2 é fornecido a jusante da válvula de EGR de baixa pressão 14 e a montante do compressor 5a do turbocompressor 5 (isto é, em um local cercado por uma linha tracejada X na figura 1) para vaporizar a água condensada das gotículas.

[0048] (Configuração Detalhada do Separador Gás-Líquido) A figura 2 é uma vista em corte que ilustra o separador gás-líquido de acordo com a Primeira Concretização. A seguir, a configuração do separador gás-líquido 20 na Primeira Forma de Concretização será descrita em detalhe com referência à figura 2.

[0049] Como mostrado na figura 2, o separador gás-líquido 20 na Primeira Forma de Concretização inclui um tubo de entrada 21, um tubo interno 22, e uma fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 (gerador de fluxo em turbilhão).

[0050] O tubo de entrada 21 inclui uma extremidade que está localizada a montante (lado direito na figura 2) em uma direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Esta extremidade a montante do tubo de entrada 21 está ligada à porta de admissão 2a e à válvula de EGR de baixa pressão 14. O tubo de entrada 21 recebe um gás de exaustão na mistura de um gás e líquido particulado (água condensada) (doravante referido como um fluido bifásico gás-líquido). A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 está disposta dentro do tubo de entrada 21 para agitar o fluxo do fluido bifásico gáslíquido ao longo de uma superfície interna 21 b. Além disso, o tubo de entrada 21 inclui uma porta de exaustão 21a em uma extremidade a jusante (lado esquerdo na figura 2) que está aberta em uma direção axial. Por ordem do lado a montante ao longo da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido, a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 é provida de uma superfície cônica 21c e de uma ranhura circular 21 d.

[0051] A superfície cônica 21c inclui uma superfície inclinada que aumenta gradualmente o diâmetro interno do tubo de entrada 21 em direção a

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8/31 jusante da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido, e é formado em uma localização a jusante da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido da fita geradora de fluxo de turbilhonamento turbilhão 30. Por conseguinte, o diâmetro interno do tubo de entrada 21 é o menor em uma primeira área 23A a montante da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido a partir da superfície cônica 21c, aumenta gradualmente em uma segunda área 23B onde a superfície cônica 21c é formada, e é o maior em uma terceira área 23C a jusante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido da superfície cônica 21c. A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 está disposta na primeira área 23A e a porta de exaustão 21a é formada na terceira área 23C. [0052] A ranhura circular 21 d é um recesso circular que se estende circunferencialmente ao longo do tubo de entrada 21, e é provido em uma localização a jusante da superfície cônica 21c, isto é, a terceira área 23C. Como mostrado na figura 3, a ranhura circular 21 d inclui uma primeira superfície em degrau41, uma segunda superfície em degrau 42 e uma superfície de fundo 43.

[0053] A primeira superfície em degrau 41 é uma superfície localizada a montante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido entre as superfícies que definem a ranhura circular 21 d. A primeira superfície em degrau 41 aumenta o diâmetro interno do tubo de entrada 21 gradualmente em direção a jusante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Especificamente, um diâmetro interno D2 do tubo de entrada 21 definido dentro da ranhura circular 21d é maior do que um diâmetro interno D1 do tubo de entrada 21 em uma localização a montante da ranhura circular 21 d. Nesta forma de concretização, um ângulo 01 definido pela primeira superfície em degrau 41 e uma superfície interna 211b do tubo de entrada 21 localizado a montante da primeira superfície em degrau 41 é regulada para 90 ° (graus).

[0054] Por outro lado, a segunda superfície em degrau 42 é uma superfície localizada a montante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido

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9/31 entre as superfícies que definem a ranhura circular 21 d. A segunda superfície em degrau 42 aumenta o diâmetro interno do tubo de entrada 21 gradualmente em direção a jusante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Especificamente, um diâmetro interno D2 do tubo de entrada 21 definido dentro da ranhura circular 21 d é maior do que um diâmetro interno D3 do tubo de entrada 21 em uma localização a montante da ranhura circular 21 d. Nesta forma de concretização, um ângulo 02 definido pela segunda superfície em degrau 42 e uma superfície interna 212b do tubo de entrada 21 localizado a jusante da segunda superfície em degrau 42 é regulada para 90 ° (graus). Além disso, uma altura H2 da segunda superfície em degrau 42 tem a mesma altura que uma altura H1 da primeira superfície em degrau 41. [0055] A superfície de fundo 43 é uma superfície de fundo da ranhura circular 21 d que se estende circunferencialmente ao longo do tubo de entrada 21 e está localizada entre a primeira superfície em degrau 41 e a segunda superfície em degrau 42.

[0056] O tubo interno 22 é um tubo retilíneo que tem um diâmetro externo menor do que o diâmetro interno do tubo de entrada 21 na terceira área 23C. Uma extremidade 22a do tubo interno 22 é inserida na porta de exaustão 21a do tubo de entrada 21, de modo que o tubo interno 22 está disposto coaxialmente com o tubo de entrada 21. A extremidade 22a inclui uma abertura 22b que está aberta em uma localização a jusante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido a partir da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. Além disso, uma extremidade a jusante (lado esquerdo na figura 2) do tubo interno 22 está em comunicação com o compressor 5a do turbocompressor

5. A abertura 22b está aberta na direção axial do tubo interno 22. Especificamente, o tubo de entrada 21, o tubo interno 22, a porta de exaustão 21a e a abertura 22b são dispostos coaxialmente entre si.

[0057] Uma superfície interna 22c do tubo interno 22 inclui uma pluralidade de ranhuras circulares 22d (duas ranhuras nesta concretização). Cada

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10/31 uma das ranhuras circulares 22d é um recesso circular formado no tubo interno 22, isto é, em uma localização a jusante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30, e estendendo-se circunferencialmente ao longo do tubo interno 22. Nesta forma de concretização, uma das duas ranhuras circulares 22d é formada em uma porção inserida no tubo de entrada 21, e a outra ranhura circular 22d é formada em uma porção que se prolonga a partir do tubo de entrada 21. Como mostrado na figura 4, a ranhura circular 22d inclui uma primeira superfície escalonada 44, uma segunda superfície escalonada 45 e uma superfície de fundo 46.

[0058] A primeira superfície em degrau 44 é uma superfície localizada a montante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido entre as superfícies que definem a ranhura circular 22d. A primeira superfície escalonada 44 aumenta o diâmetro interno do tubo de entrada 22 gradualmente em direção a jusante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Especificamente, um diâmetro interno D5 do tubo interno 22 definido dentro da ranhura circular 22d é maior do que um diâmetro interno D4 do tubo interno 22 em uma localização a jusante da ranhura circular 22d. Nesta forma de concretização, um ângulo 03 definido pela primeira superfície em degrau 44 e uma superfície interna 221c do tubo de entrada 22 localizado a montante da primeira superfície em degrau 44 é regulada para 90 ° (graus).

[0059] Por outro lado, a segunda superfície em degrau 45 é uma superfície localizada a montante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido entre as superfícies que definem a ranhura circular 22d. A segunda superfície em degrau 45 diminui o diâmetro interno do tubo interno 22 gradualmente em direção a jusante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Especificamente, um diâmetro interno D5 do tubo interno 22 definido dentro da ranhura circular 22d é maior do que um diâmetro interno D6 do tubo interno 22 em uma localização a jusante da ranhura circular 22d. Nesta forma de

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11/31 concretização, um ângulo 04 definido pela segunda superfície em degrau 45 e uma superfície interna 222c do tubo de entrada 22 localizado a jusante da segunda superfície em degrau 45 é regulada para 90 ° (graus). Além disso, uma altura H4 da segunda superfície em degrau 45 tem a mesma altura que uma altura H3 da primeira superfície em degrau 44.

[0060] A superfície de fundo 46 é uma superfície de fundo da ranhura circular 22d que se estende circunferencialmente ao longo do tubo de entrada 22 e está localizada entre a primeira superfície em degrau 44 e a segunda superfície em degrau 45.

[0061] A porta de exaustão 21a do tubo de entrada 21 é provida de um espaçador 24 que preenche uma abertura ou folga α entre a superfície interna 21 b e o tubo interno 22. O espaçador 24 tem uma forma cilíndrica que é configurada para circundar toda a circunferência do tubo interno 22. Uma superfície externa do espaçador 24 contacta com a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 em um estado hermético, e uma superfície interna do espaçador 24 contacta com a superfície externa do tubo interna 22 no estado hermético.

[0062] (Configuração Detalhada da Fita Geradora de Fluxo de Turbilhonamento) a Fig. 5 é uma vista em perspectiva ilustrando a fita geradora de fluxo de turbilhonamento de acordo com a Primeira Concretização. A figura 6 é uma vista lateral que ilustra a fita geradora de fluxo. A figura 7 é uma vista em corte ao longo de uma linha C-C mostrada na figura 5. Daqui em diante, a configuração da fita geradora de fluxo de turbilhonamento de acordo com a Primeira Concretização será descrita em detalhe com referência à figura 5 à figura 7.

[0063] A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 é formada torcendo-se helicoidalmente um membro de placa em forma de fita. A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 está disposta na primeira área 23A do tubo de entrada 21. Uma dimensão radial RR da fita geradora de fluxo de

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12/31 turbilhonamento 30 (ver figura 6) é ajustada para ter o tamanho substancialmente igual ao diâmetro interno da primeira área 23A. A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 está disposta coaxialmente com o tubo de entrada 21, e uma borda periférica da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 contacta com a superfície interna 21 b do tubo de entrada 21.

[0064] A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 inclui uma extremidade terminal 31 que está localizada em um lado onde o fluido bifásico gáslíquido flui para fora. No terminal 31, a fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 inclui um primeiro ponto final terminal 31a, um segundo ponto final terminal 31b, um ponto final terminal 31c, um primeiro ponto final terminal 32a, e um segundo ponto final terminal 32b. O primeiro ponto final terminal 31a está localizado em uma das extremidades terminais radialmente externas da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. O segundo ponto final terminal 31 b está localizado na outra das extremidades terminais radialmente externas. A posição axial do primeiro ponto final terminal 31a é coincidente com a do segundo ponto final terminal 31b. Uma linha terminal L entre o primeiro ponto final terminal 31a e o segundo ponto final terminal 31b é perpendicular a uma linha axial O da fita geradora de fluxo de turbilhonamento

30. O ponto final 31c terminal central fica localizado na linha axial O da fita 30 que gera o fluxo de turbilhonamento e fica em posição mais próxima do lado onde o fluido bifásico gás-líquido flui do que o primeiro ponto final 31a terminal e do segundo ponto final terminal 31b.

[0065] A primeira borda terminal 32a da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 conecta o primeiro ponto final terminal 31a e o ponto final terminal central 31c. A segunda borda terminal 32b conecta o segundo ponto final do terminal 31b e o ponto final do terminal do meio 31c. Especificamente, na extremidade terminal 31 da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30, um espaço ou área em forma de V é definido pela primeira borda terminal 32a, a segunda borda terminal 32b e a linha terminal L.

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13/31 [0066] Além disso, cada uma das primeiras bordas terminais 32a e a segunda borda terminal 32b da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 incluem uma estrutura dobrada 33. A estrutura traseira dobrada 33 está configurada para ser dobrada de volta para o lado onde flui o fluido bifásico gás-líquido. Como mostrado na figura 7, a estrutura traseira dobrada 33 inclui uma primeira peça traseira dobrada 33a e uma segunda peça traseira dobrada 33b. A primeira parte traseira dobrada 33a é formada dobrando as pontas da primeira borda terminal 32a e da segunda borda terminal 32b em direção a uma superfície helicoidal 30a da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. A segunda peça traseira dobrada 33b é formada dobrando as pontas da primeira borda terminal 32a e a segunda borda terminal 32b em direção à outra superfície helicoidal 30b. A estrutura traseira dobrada 33 é formada entre o ponto final terminal central 31c e uma posição antes do primeiro ponto final terminal 31a, e entre o ponto final terminal central 31c e uma posição antes do segundo ponto final terminal 31 b. Desse modo, formase uma abertura ou folga β entre ambas as extremidades radiais da estrutura traseira dobrada 33 e a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 (ver figura 2).

[0067] A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 está disposta na primeira área 23A. No entanto, pelo menos o primeiro ponto final terminal 31a e o segundo ponto final terminal 31b da extremidade terminal 31 são inseridos em uma área onde a superfície cônica 21c é formada na superfície interna 21b, isto é, na segunda área 23B.

[0068] A fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 inclui uma porção inicial 34 que está localizada no lado da fita geradora de fluxo e turbilhonamento 30 onde o fluido bifásico gás-líquido flui. Na porção inicial 34, a fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 inclui um primeiro ponto inicial 34a, um segundo ponto inicial 34b e um ponto inicial central 34c. O primeiro ponto

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14/31 inicial 34a está localizado em uma das extremidades iniciais radialmente externas da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. O segundo ponto inicial 34b está localizado em uma das extremidades iniciais radialmente externas da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. O ponto inicial central 34c está localizado na linha axial O da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. A posição axial do ponto inicial central 34c é coincidente com as posições axiais do primeiro ponto inicial 34a e do segundo ponto inicial 34b. Especificamente, o ponto inicial central 34c é ajustado na interseção da linha axial O e uma linha inicial que conecta o primeiro ponto inicial 34a e o segundo ponto inicial 34b. O primeiro ponto inicial 34a, o segundo ponto inicial 34b e o ponto inicial central 34c estão alinhados na direção radial da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. A porção inicial 34 da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 estende-se na direção da gravidade.

[0069] Em seguida, a ação do separador gás-líquido na Primeira Concretização será descrita separadamente sob o título “Ação de Evaporação de Gota da Primeira Superfície em degrau”, “Ação de Retenção de Gota da Segunda Superfície em degrau” e “Outra Ação Característica”.

[0070] (Ação de Evaporação de Gotas da Primeira Superfície em Degrau) A figura 8 é um diagrama explicativo geral ilustrando um fluxo de um fluido bifásico gás-líquido e fluxos de gás e líquido separados no separador gás-líquido de acordo com a Primeira Concretização.

[0071] No sistema de recirculação de gases de exaustão S mostrado na figura 1, um ar exterior retirado da porta de admissão 2a e o gás de exaustão retirado da passagem de exaustão 3 através da passagem de EGR de baixa pressão 11 fluem para o compressor 5a do turbocompressor 5 a uma taxa de fluxo de 10 m / s a 100 m / s. Neste momento, a umidade está contida no ar externo e no gás de exaustão. Esses gases (o ar externo e o gás de exaustão) são resfriados no resfriador de EGR 13, de modo que a umidade é condensada em líquido particulado como água condensada e o líquido é

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15/31 misturado com o gás, como ar, para formar o fluido gás-líquido bifásico. [0072] No separador de gás-líquido 20 da Primeira Forma de Concretização, como mostrado na figura 8, o fluxo do fluido bifásico gás-líquido se transforma em um fluxo de turbilhonamento quando o fluido bifásico gás-líquido no tubo de entrada 21 flui através da primeira área 23A ao longo da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. Então, a força centrífuga é gerada pelo fluxo de turbilhonamento, e o líquido que tem maior peso (massa) é guiado em direção à superfície interna 21b do tubo de entrada 21 pela força centrífuga.

[0073] Em seguida, o líquido guiado para a superfície interna 21b coere para se tornar gotículas e é separado do gás. O líquido separado do gás (doravante referido como gotículas) flui da segunda área 23B para a terceira área 23C pelo fluxo de turbilhonamento enquanto o líquido separado é ligado à superfície interna 21b.

[0074] Por outro lado, a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 na terceira área 23C é provida com a ranhura circular 21d. O líquido que alcançou a terceira área 23C pelo fluxo de turbilhonamento flui na ranhura circular 21 d juntamente com o gás em turbilhonamento enquanto o líquido está ligado à superfície interna 21b.

[0075] Neste momento, como mostrado na figura 9, o gás que flui para a ranhura circular 21 d gera um fluxo turbulento dentro da ranhura circular 21 d e uma região de pressão negativa H de baixa pressão é gerada ao longo da primeira superfície em degrau 41 a montante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Consequentemente, as gotículas W que fluíram para a ranhura circular 21 d com o gás são puxadas pela região de pressão negativa H para serem arrastadas para a primeira superfície em degrau 41. Desse modo, as gotas W permanecem dentro da ranhura circular 21 d, especificamente na vizinhança da primeira superfície em degrau 41.

[0076] A superfície de fundo 43 da ranhura circular 21 d estende-se na

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16/31 direção circunferencial do tubo de entrada 21. Por conseguinte, o gás em turbilhonamento flui circunferencialmente dentro da ranhura circular 21 d ao longo da superfície de fundo 43. Além disso, as gotículas W que ficam dentro da ranhura circular 21 d também fluem dentro da ranhura circular 21 d ao longo da superfície de fundo 43 em conjunto com o gás em turbilhonamento. Em outras palavras, o gás e as gotículas W turbilhonam ao longo da superfície de fundo 43 dentro da ranhura circular 21 d. Então, as gotículas W continuam a turbilhonar ao longo da superfície de fundo 43 e evaporar.

[0077] Correspondentemente, o líquido separado do gás (gotículas W) turbilhona dentro da ranhura circular 21 d enquanto é puxado para a primeira superfície da etapa 41 e evapora. As gotículas W, portanto, não fluem para baixo na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido. É possível impedir que as gotas W fluam para o tubo interno 22 com o gás. Também se torna desnecessário descarregar as gotículas W fora do tubo de entrada 21 a serem recolhidas, o que evita que o tamanho do separador de gás-líquido aumente.

[0078] No separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, a superfície interna 22c do tubo interno 22 inclui uma pluralidade de ranhuras circulares 22d (duas ranhuras nesta forma de concretização). Correspondentemente, mesmo se o líquido que não é separado do gás e as gotículas que não são evaporadas fluam para o tubo interno 22 através da abertura 22b com o gás, o líquido e as gotículas são guiados para a superfície interna 22c pelo fluxo de gás através do tubo interno 22 e coere. O líquido flui para as ranhuras circulares 22d se o líquido na forma de gotículas fluir enquanto preso à superfície interna 22c. As gotículas circuladas para dentro das ranhuras circulares 22d, semelhantes às gotículas no tubo de entrada 21, são puxadas pela região de pressão negativa gerada ao longo da primeira superfície em degrau 44 da ranhura circular 22d, e permanecem dentro da ranhura circular 22d. As gotículas W que permanecem dentro da ranhura circular 22d

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17/31 circulam circunferencialmente ao longo da superfície de fundo 46 em conjunto com o gás em turbilhonamento, e rodam na ranhura circular 22d ao longo da superfície de fundo 46. Então, as gotículas continuam girando ao longo da superfície de fundo 46 e evaporam. Como resultado, no separador gás-líquido 20, é possível evitar que o líquido na forma de gotículas flua a jusante do fluido bifásico gás-líquido da ranhura circular 22d.

[0079] No separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, o tubo interno 22 é provido com a ranhura circular 22d tendo a primeira superfície em degrau 44. As gotículas ficam assim próximas da primeira superfície em degrau 44 da ranhura circular 22d e evapora gradualmente mesmo se o líquido na forma de gotículas fluir para o tubo interno 22 com o gás. Consequentemente, torna-se desnecessário coletar o líquido na forma de gotículas, e torna-se possível evitar que o tamanho do separador gáslíquido aumente. Também é possível evitar que as gotículas fluam para o tubo interno 22 com o gás.

[0080] (Ação de Retenção de Gotas da Segunda Superfície em Degrau). No separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, a ranhura circular 21 d proporcionada no tubo de entrada 21 e a ranhura circular 22d proporcionada no tubo interno 22 incluem as segundas superfícies em degrau 42, 45 no local a jusante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido a partir das primeiras superfícies em degrau 41,44. As segundas superfícies em degrau 42, 45 diminuem gradualmente o diâmetro interno de cada tubo 21 d, 22d a jusante do mesmo.

[0081] Desse modo, como ilustrado na figura 9, mesmo se as gotículas W circuladas para a ranhura circular 21 d se moverem para baixo pelo fluxo de turbilhonamento e saírem da primeira superfície em degrau 41, a segunda superfície em degrau 42 impedirá o movimento das gotículas W, e gotículas W ficarão na ranhura circular 21 d. Correspondentemente, no separador gás

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18/31 líquido 20 da primeira forma de concretização, a segunda superfície em degrau 42 evita que as gotas W fluam para baixo a partir da ranhura circular 21 d. No separador gás-líquido 20, as gotículas W permanecem dentro da ranhura circular 21 d e evaporam, o que pode impedir que o líquido na forma de gotículas W circule para baixo.

[0082] No separador de gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, semelhante a gotículas na segunda superfície em degrau 42, mesmo se as gotículas circuladas para a ranhura circular 22d se moverem para baixo pelo fluxo de turbilhonamento e saírem da primeira superfície em degrau 44, o movimento das gotículas é impedida pela segunda superfície em degrau 45 e as gotículas permanecem dentro da ranhura circular 22d. Por conseguinte, a segunda superfície em degrau 45 evita que as gotículas W fluam para baixo a partir da ranhura circular 22d. As gotículas W ficam assim dentro da ranhura circular 22d e evapora, o que suprime o líquido na forma de gotículas e circular para baixo.

[0083] (Outra ação característica) No separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, como mostrado na figura 8, a superfície interna 21 b do tubo de entrada 21 inclui a ranhura circular 21 d tendo a primeira superfície em degrau 41 e a segunda superfície em degrau 42 e a superfície interna 22c do tubo interno 22 inclui a ranhura circular 22d que tem a primeira superfície em degrau 44 e a segunda superfície em degrau 45. Ou seja, as primeiras superfícies em degrau 41, 44 são formadas tanto no tubo de entrada 21 como no tubo interno 22, respectivamente.

[0084] No separador gás-líquido 20, o líquido separado do gás pelo turbilhonamento do fluido bifásico de gás-líquido permanece na proximidade da primeira superfície em degrau 41 da ranhura circular 21 d no interior do tubo de entrada 21 e evapora-se. Por outro lado, quando o líquido que não é separado do gás e as gotículas que não são evaporadas fluem para o tubo interno 22, o líquido e as gotículas ficam na vizinhança da primeira superfície

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19/31 em degrau 44 da ranhura circular 22d formada no tubo interno 22 e evaporam.

[0085] No separador de gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, o líquido na forma de gotículas evapora em duas posições no tubo de entrada 21 e no tubo interno 22, o líquido na forma de gotículas é ainda impedido de fluir para baixo com o gás, e a taxa de vaporização da gota pode ser melhorada.

[0086] Agora, os efeitos serão descritos. De acordo com o separador de gás-líquido 20 na primeira forma de concretização, os seguintes efeitos são obtidos.

[0087] (1), um separador gás-líquido 20 compreende: um tubo (tubo de entrada 21) através do qual flui um fluido bifásico gás-líquido; e um gerador de fluxo turbulento (fita geradora de fluxo turbulento 30) disposto dentro do tubo (tubo de entrada 21) para agitar o fluido bifásico gás-líquido ao longo de uma superfície interna 21 b do tubo (tubo de entrada 21), em que a superfície interna 21b do tubo (tubo de entrada 21) inclui uma primeira superfície em degrau 41 em uma localização a jusante de uma direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido do gerador de fluxo de turbilhonamento (fita geradora de fluxo turbulento 30), em que a primeira superfície em degrau 41 aumenta um diâmetro interno do tubo (tubo de entrada 21) para baixo. Desse modo, é possível evitar que o líquido na forma de gotículas flua com o gás quando o gás e o líquido são separados agitando o fluido bifásico gás-líquido enquanto impede o aumento em tamanho do separador gás-líquido.

[0088] (2) A superfície interna 21b do tubo (tubo de entrada 21) inclui uma segunda superfície em degrau 42 em uma localização a jusante do fluido bifásico gás-líquido desde a primeira superfície em degrau 41, a segunda superfície em degrau 42 diminuindo o diâmetro interno do tubo (tubo de entrada 21) para baixo do mesmo. Desse modo, além do efeito (1), é possível evitar que o líquido na forma de gotículas flua a jusante da vizinhança da

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20/31 primeira superfície em degrau 41, impedindo assim que o líquido não circule a jusante como as gotículas.

[0089] (3) O tubo compreende: um tubo de entrada 21 dentro do qual o gerador de fluxo de turbilhonamento (fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30) é disposto, o tubo de entrada 21 incluindo uma porta de exaustão 21a em uma localização a jusante do fluido bifásico gás-líquido do gerador de fluxo turbilhonante (fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30); e um tubo interno 22 incluindo uma extremidade inserida na porta de exaustão 21a e uma abertura 22b que está aberta em um local a jusante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido do gerador de fluxo de turbilhonamento (fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30) e tanto a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 como a superfície interna 22c do tubo interno 22 incluem as primeiras superfícies em degrau 41, 44, respectivamente. Desse modo, além do efeito (1) ou do efeito (2), é possível evaporar o líquido dentro do tubo de entrada 21 e do tubo interno 22, e impedir que o líquido na forma de gotículas flua para baixo.

[0090] (Segunda forma de concretização) Em um separador gás-líquido de acordo com a segunda forma de concretização, um tubo interno inserido em um tubo de entrada inclui em uma superfície externa uma protrusão que se estende circunferencialmente e um aquecedor.

[0091] Primeiramente, a configuração do separador gás-líquido da segunda forma de concretização será descrita. A figura 10 é uma vista em corte que ilustra o separador gás-líquido de acordo com a segunda forma de concretização. A seguir, a configuração do separador gás-líquido de acordo com a segunda forma de concretização será descrita com referência à figura

10. Além disso, os mesmos números de referência da primeira forma de concretização são aplicados às configurações similares da primeira forma de concretização, e sua descrição detalhada será omitida.

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21/31 [0092] Como mostrado na figura 10, o separador gás-líquido 50 na segunda forma de concretização inclui um tubo de entrada 21, um tubo interno 51 e uma fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 (gerador de fluxo em turbilhão). Um fluido bifásico gás-líquido flui no tubo de entrada 21. Uma extremidade 51a do tubo interno 51 é inserida em uma porta de exaustão 21a do tubo de entrada 21, e a fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 está disposta dentro do tubo de entrada 21.

[0093] O tubo interno 51 é um tubo reto que tem um diâmetro externo menor do que o diâmetro interno mínimo do tubo de entrada 21 na terceira área 23C. O tubo interno 51 está disposto coaxialmente com o tubo de entrada 21. Um espaço livre ou uma folga a é assim formado entre a superfície externa 52b do tubo interno 51 e a superfície interna 21 b do tubo de entrada

21. A extremidade 51a do tubo interno 51 inserido no tubo de entrada 21 inclui uma abertura 51b que é aberta na direção axial do tubo interno 51 em uma localização a jusante da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido a partir da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. Além disso, uma extremidade a jusante (lado esquerdo na figura 13) do tubo interno 51 fica em comunicação com um compressor não mostrado de um turbocompressor.

[0094] Uma superfície interna 52a do tubo interno 51 inclui uma pluralidade de ranhuras circulares 53 (duas ranhuras nesta concretização). Cada uma das ranhuras circulares 53 se estende circunferencialmente ao longo do tubo interno 51. Cada ranhura circular 53 inclui uma primeira superfície em degrau 53a, uma segunda superfície em degrau 53b e uma superfície de fundo 53c, e tem configurações semelhantes à ranhura circular 22d na primeira forma de concretização. A descrição detalhada da mesma será omitida.

[0095] Uma superfície externa 52b do tubo interno 51 inclui uma protrusão 54 formada na porção inserida no tubo de entrada 21. Além disso, uma lâmina de aquecimento elétrico (aquecedor) 55 é provida em torno de uma

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22/31 porção do tubo interno 51 que se estende a partir do tubo de entrada 21.

[0096] A protrusão 54 se estende radialmente a partir da superfície externa 52b e se estende circunferencialmente ao longo do tubo interno 51 para circundar totalmente a superfície externa 52b. A protrusão 54 é formada entre a abertura 51b que é aberta na extremidade 51a do tubo interno 51 e o espaçador 24 encaixado na porta de exaustão 21a do tubo de entrada 21. Uma altura H5 da protrusão 54 é ajustada para ser menor do que uma altura H6 de uma folga entre a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 e a superfície externa 52b do tubo interno 51. Desse modo, forma-se uma folga ou abertura entre uma superfície de ponta 54a da protrusão 54 e a superfície interna 21 b do tubo de entrada 21.

[0097] A lâmina de aquecimento elétrico 55 é uma lâmina flexível incluindo fios de aquecimento que geram calor ligando um interruptor (não mostrado) e enrolada em volta do tubo interno 51 para cobrir a superfície externa 52b. A superfície externa 52b do tubo interno 51 é aquecida quando os fios de aquecimento da lâmina de aquecimento elétrico 55 geram calor. Na segunda forma de concretização, uma das ranhuras circulares 53 formadas no tubo interno 51 é formada na superfície interna 52a da porção inserida no tubo de entrada 21, e a outra das ranhuras circulares 53 é formada na superfície interna 52a da porção que se estende do tubo de entrada 21. Por conseguinte, a lâmina de aquecimento elétrico 55 aquece uma porção da superfície externa 52b na qual as ranhuras circulares 53 (a primeira superfície em degrau 53a) são formadas.

[0098] Em seguida, a operação será descrita. Afigura 11 é um diagrama explicativo geral que ilustra o fluxo do fluido bifásico gás-líquido e do fluxo do gás e líquido separados no separador gás-líquido de acordo com a segunda concretização. Daqui em diante, a operação da segunda forma de concretização será descrita com referência à figura 11.

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23/31 [0099] No separador de gás-liquido 50 da segunda forma de concretização, como mostrado na figura 11, o fluido bifásico gás-líquido através do tubo de entrada 21 turbilhona enquanto flui ao longo da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 de modo que o líquido é guiado para a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 e coere para se tornar gotículas. O líquido na forma de gotículas circula da segunda área 23B para a terceira área 23C pelo fluxo de turbilhonamento enquanto o líquido na forma de gotículas é ligado à superfície interna 21b.

[0100] As gotículas circuladas para a terceira área 23C fluem para a ranhura circular 21 d formada na superfície interna 21b do tubo de entrada 21, e permanecem dentro da ranhura circular 21 d e mantêm o turbilhão. Como resultado, as gotículas evaporam.

[0101] No entanto, é difícil evaporar todas as gotículas dentro da ranhura circular 21 d. Uma parte do líquido tornado em gotas não flui na ranhura circular 21 d, e pode fluir para baixo com o gás. Como mostrado na figura 12, as gotículas W circuladas para baixo a partir da ranhura circular 21 d fluem entre o tubo de entrada 21 e o tubo interno 51.

[0102] O gás que não é circulado para o tubo interno 51 flui entre o tubo de entrada 21 e o tubo interno 51. No entanto, o fluxo do gás entre o tubo de entrada 21 e o tubo interno 51 é bloqueado pelo espaçador 24. Consequentemente, o fluxo em turbilhonamento do gás ao longo da superfície interna 21 b do tubo de entrada 21 colide com o espaçador 24 e depois flui para trás ao longo da superfície externa 52b do tubo interno 51 em direção à abertura 51 b do tubo interno 51.

[0103] Desse modo, após as gotículas W serem lançadas para baixo da ranhura circular 21 d e circuladas entre o tubo de entrada 21 e o tubo interno 51, elas fluem ao longo da superfície interna 21 b do tubo de entrada 21 pelo fluxo do gás, as gotículas W colidem com o espaçador 24 e circulam em direção à abertura 51b ao longo da superfície externa 52b do tubo interno

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51.

[0104] Por outro lado, no separador de gás-líquido 50 da segunda forma de concretização, uma porção da superfície externa 52b do tubo interno 51 inserido no tubo de entrada 21 inclui a protrusão 54.

[0105] Portanto, a protrusão 54 bloqueia o fluxo de gotículas W, que é forçado a mover-se em direção à abertura 51 b ao longo da superfície externa 52b do tubo interno 51 depois de colidir com o espaçador 24. As gotículas W bloqueadas pela protrusão 54 são impedidas de fluir no tubo interno 51 através da abertura 51b. No separador gás-líquido 50, as gotículas circuladas para baixo a partir da ranhura circular 21 d e circuladas entre o tubo de entrada 21 e o tubo interno 51 podem ser impedidas de fluir no tubo interno 51 e podem ser impedidas de misturar o líquido no forma de gotículas com o gás que flui no tubo interno 51.

[0106] Além disso, no separador gás-líquido 50 na segunda forma de concretização, como mostrado na figura 11, a lâmina de aquecimento elétrico 55 cobre a superfície externa 52b da porção do tubo interno 51 que se estende a partir do tubo de entrada 21. Por conseguinte, no separador gáslíquido 50, a superfície externa 52b do tubo interno 51 pode ser aquecida pela lâmina de aquecimento elétrico 55 que é ligada para gerar calor.

[0107] Deste modo, é possível aumentar a temperatura na porção do tubo interno 51 que se estende a partir do tubo de entrada 21 e para facilitar a evaporação do líquido circulado para o tubo interno 51 com o gás. Como resultado, é possível evaporar e vaporizar as gotículas circuladas para dentro do tubo interno 51, a fim de evitar que o líquido na forma de gotículas flua a jusante com o gás, e para melhorar a taxa de vaporização das gotículas.

[0108] No separador gás-líquido 50 da segunda forma de concretização, a ranhura circular 53 incluindo a primeira superfície em degrau 53a é formada na porção da superfície interna 52a do tubo interno 51 que se estende a partir do tubo de entrada 21 e coberta pela lâmina de aquecimento elétrica 55. Por

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25/31 conseguinte, a superfície externa 52b da porção do tubo interno 51 provida da ranhura circular 53 é aquecida pela lâmina de aquecimento eléctrico 55.

[0109] Por conseguinte, é possível facilitar a evaporação das gotículas que permanecem na vizinhança da primeira superfície em degrau 53a da ranhura circular 53 e evaporar eficazmente as gotículas circuladas para dentro do tubo interno 51 e melhorar a taxa de remoção das gotículas.

[0110] Agora, os efeitos serão descritos. De acordo com o separador de gás-líquido 50 na segunda forma de concretização, os seguintes efeitos são obtidos.

[0111] (4) Uma superfície externa 52b do tubo interno 51 e a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 incluem entre elas uma abertura ou folga a, e o tubo interno 51 inclui uma protrusão 54 na superfície externa 52b de uma porção do tubo interno 51 inserido no tubo de entrada 21, a protrusão 54 estendendo-se circunferencialmente. Assim, para além do efeito acima (3), é possível evitar que as gotículas que não são evaporadas no tubo de entrada 21 se misturem com o gás que flui através do tubo interno 51.

[0112] (5) O tubo (tubo interno 51) inclui um aquecedor (lâmina de aquecimento elétrico 55) que aquece a superfície externa 52b. Assim, além de qualquer um dos efeitos acima (1) a (4), é possível facilitar a vaporização do líquido e melhorar a taxa de vaporização das gotículas.

[0113] 6) O aquecedor (lâmina de aquecimento elétrico 55) aquece a superfície externa 52b da porção do tubo (tubo interno 51) incluindo a primeira superfície em degrau 53a. Desse modo, além do efeito acima (5), é possível facilitar a vaporização das gotículas que ficam na vizinhança da primeira superfície em degrau 53a, e efetivamente evaporaras gotículas.

[0114] Embora o separador gás-líquido da presente descrição tenha sido descrito com base na primeira forma de concretização e na segunda forma de concretização, as configurações específicas não estão limitadas a estas

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26/31 formas de concretização, e modificações e/ou acréscimos das configurações podem ser feitas sem abandonar o espírito da invenção citada nas reivindicações.

[0115] No separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, o tubo de entrada 21 inclui a ranhura circular 21 d tendo a primeira superfície em degrau 41 e o tubo interno 22 inclui a ranhura circular 22d tendo a primeira superfície em degrau 44. Contudo, o separador gás-líquido 20 não está limitado ao acima. Por exemplo, um separador gás-líquido 20A mostrado na figura 13A pode ser adotado. No separador de gás-líquido 20A mostrado na figura 13A, a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 não inclui a ranhura circular e a superfície interna 22c do tubo interno 22 inclui apenas a ranhura circular 22d tendo a primeira superfície em degrau 44. Um separador gás-líquido 20B, como mostrado na figura 13B, pode ser adotado. No separador gás-líquido 20B mostrado na figura 13B, a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 inclui apenas a ranhura circular 21 d tendo a primeira superfície em degrau 41 e a superfície interna 22c do tubo interno 22 não inclui a ranhura circular. Isto é, desde que pelo menos uma das superfícies internas 21 b, 22c do tubo de entrada 21 e o tubo interno 22 incluam a primeira superfície em degrau, é possível manter o líquido separado do fluido bifásico gás-líquido na proximidade da primeira superfície em degrau e evaporam. Como resultado, é possível evitar que o líquido na forma de gotículas flua a jusante.

[0116] Além disso, quando a superfície interna 21b do tubo de entrada 21 inclui apenas a ranhura circular 21 d tendo a primeira superfície em degrau 41, como um separador de gás-líquido 20C mostrado na figura 13C, não é necessário fornecer o tubo interno. Neste caso, o separador de gás-líquido 20C não tem uma porta de exaustão na qual o tubo interno é inserido, e a extremidade do tubo de entrada 21 ligado ao turbocompressor (não mostrado) corresponde à porta de exaustão.

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27/31 [0117] Além disso, no separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, a ranhura circular 21 d formada no tubo de entrada 21 é formada na localização a jusante da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30 e a montante da abertura 22b do tubo interno 22. No entanto, como um separador de gás-líquido 20D mostrado na figura 13D, a ranhura circular 21 d pode ser formada na localização a jusante da abertura 22b do tubo interno 22, isto é, na localização em torno do tubo interno 22. Neste caso, como as gotículas são evaporadas a jusante da abertura 22b do tubo interno 22, é possível evitar que as gotículas diminuídas durante a evaporação fluam no tubo interno 22 mesmo que as gotículas reduzidas sejam dispersas pela força do gás.

[0118] No separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, a ranhura circular 21 d formada na superfície interna 21 b do tubo de entrada 21 inclui a primeira superfície em degrau 41, 44 e a segunda superfície em degrau 42, 45 e a ranhura circular 22d formada na superfície interna 22c do tubo interno 22 inclui a primeira superfície em degrau 44 e a segunda superfície em degrau 45. Contudo, o separador gás-líquido 20 não está limitado ao acima. Um separador gás-líquido 20E como mostrado na figura 14, pode ser adotado. No separador gás-líquido 20E, uma primeira superfície em degrau 41A que aumenta o diâmetro interno para baixo do mesmo apenas formada na superfície interna 21b do tubo de entrada 21 na localização a jusante na direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido da fita geradora de fluxo de turbilhonamento 30. Neste caso, a área de pressão negativa é gerada ao longo da primeira superfície em degrau 41A, e o líquido na forma de gotículas fica na vizinhança da primeira superfície em degrau 41A e redemoinhos circunferenciais. Como resultado, o líquido na forma de gotículas evapora.

[0119] Além disso, uma pluralidade de primeiras superfícies em degrau pode ser formada nas superfícies internas 21b, 22c do tubo de entrada 21 e

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28/31 do tubo interno 22 ao longo da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido. Especificamente, o diâmetro interno do tubo, por exemplo, o tubo de entrada 21 pode intermitentemente tornar-se maior em uma pluralidade de locais. Neste caso, é possível manter o líquido na forma de gotículas nas proximidades de cada primeira superfície em degrau e evaporar. Como resultado, é possível evaporar as gotículas várias vezes e melhorar a taxa de vaporização das gotículas.

[0120] Além disso, na primeira forma de concretização, o ângulo θι é definido pela primeira superfície da etapa 41 formada no tubo de entrada 21 e a superfície interna 211b localizada a montante da primeira superfície em degrau 41 e o ângulo Θ1 é ajustado para 90 ° (graus), e também o ângulo 9 é definido pela primeira superfície em degrau 44 formada no tubo interno 22 e a superfície interna 221c localizada a montante da primeira superfície em degrau 44 e o ângulo 03 é ajustado para 90 ° (graus). No entanto, o ângulo 01 e o ângulo 03 podem ser ajustados em qualquer ângulo, desde que o ângulo possa gerar a região de pressão negativa H ao longo das primeira superfícies em degrau 41, 44. Especificamente, o ângulo 01 e o ângulo 03 podem ser um ângulo agudo definido para ser igual ou inferior a 90 ° (graus), como mostrado na figura 15 (figura 15 mostra apenas a ranhura circular 21 d, mas este ângulo também é adotado para a ranhura circular 22d).

[0121] Além disso, no separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização, o ângulo 02 é definido pela segunda superfície em degrau 42 formada no tubo de entrada 21 e a superfície interna 212b localizada a jusante da segunda superfície em degrau 42, e o ângulo 02 é definido para 90 ° (graus), e o ângulo 04 é definido pela segunda superfície em degrau 45 formada no tubo interno 22 e a superfície interna 222c localizada a jusante da segunda superfície em degrau 45, e o ângulo 04 é ajustado para 90 ° ( graus). No entanto, o ângulo 02 e o ângulo 04 podem ser regulados para qualquer ângulo desde que o ângulo possa impedir que as gotículas dentro

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29/31 da ranhura circular 21 d, 22d se movam para jusante ao longo das segundas superfícies em degrau 42, 45. Especificamente, o ângulo 02 e o ângulo 04 podem ser um ângulo agudo definido para ser igual ou inferior a 90 ° (graus), como mostrado na figura 15 (figura 15 mostra apenas a ranhura circular 21 d, mas este ângulo também é adotado para a ranhura circular 22d).

[0122] Além disso, na segunda forma de concretização, a posição axial da ranhura circular 53 formada na superfície interna 52a do tubo interno 51 não é coincidente com a posição axial da protrusão 54 formada na superfície externa 52b do tubo interno 51. No entanto, as posições axiais não estão limitadas ao acima. Por exemplo, em um separador de gás-líquido 20F mostrado na figura 16, a posição axial da ranhura circular 53 pode ser coincidente com a posição axial da protrusão 54 pela saliência de uma porção do tubo interno 51 no qual a superfície de fundo 52a está em rebaixo. Neste caso, é possível formar ao mesmo tempo a ranhura circular 53 e a protrusão 54 e suprimir a redução da espessura da parede do tubo interno 51 devido à formação da ranhura circular 53.

[0123] Na segunda forma de concretização, a lâmina de aquecimento elétrico 55 é fornecida na parte da superfície externa 52b do tubo interno 51 que se projeta a partir do tubo de entrada 21. No entanto, a lâmina de aquecimento elétrico 55 não é limitada a esta. Como um separador de gás-líquido 20G mostrado na figura 17, a lâmina de aquecimento elétrico 55 pode cobrir o tubo de entrada 21 e pode aquecer a superfície externa 21 e do tubo de entrada 21. Neste caso, a temperatura no tubo de entrada 21 aumenta, o que facilita a evaporação do líquido contido no fluido bifásico gás-líquido no tubo de entrada 21. A lâmina de aquecimento elétrico 55 pode aquecer tanto a superfície externa 21 e do tubo de entrada 21 como a porção da superfície externa 52b do tubo interno 51 que se projeta a partir do tubo de entrada 21. [0124] Além disso, na segunda forma de concretização, a lâmina de aquecimento elétrico 55, que é flexível, é utilizada como o aquecedor ou meio

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30/31 de aquecimento para aquecer a superfície externa 52b do tubo interno 51, mas o aquecedor não está limitado ao acima. Um tubo a ser aquecido, por exemplo, o tubo de entrada, pode ser formado em uma estrutura de tubulação dupla para circular gás de exaustão de alta temperatura entre as duas paredes do tubo para aquecer o tubo, desde que a porção da superfície externa do tubo tal como tubo de entrada 21 e o tubo interno 51 podem ser aquecidos. Em outras palavras, a estrutura de tubulação dupla usando a estrutura de circulação para o gás de escape pode ser usada como um aquecedor.

[0125] Além disso, o separador gás-líquido 20 da primeira forma de concretização está disposto no local a jusante da válvula 14 de EGR de baixa pressão e a montante do compressor 5a do turbocompressor 5 (isto é, no local cercado por uma linha tracejada X na figura 1) no sistema de recirculação dos gases de exaustão S. No entanto, a localização do separador de gás-líquido 20 não está limitada ao acima. O separador gás-líquido 20 pode ser disposto em um local onde a água condensada é produzida no sistema de recirculação dos gases de exaustão S. Por conseguinte, o separador gáslíquido 20 pode ser disposto em uma localização a jusante do resfriador intermediário 6 e a montante das portas de admissão cilíndricas do motor de combustão interna 1 (ou seja, no local circundado por uma linha tracejada Y na figura 1).

[0126] Além disso, na primeira forma de concretização, o separador gáslíquido 20 é instalado em uma chamada direção transversal na qual a direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido é horizontal em relação à direção da gravidade. No entanto, a direção de instalação do separador gás-líquido 20 na presente divulgação não está limitada ao acima, mas pode ser selecionada apropriadamente considerando fatores tais como uma configuração no sistema de recirculação dos gases de exaustão S. Além disso, na primeira

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31/31 forma de concretização, a porção inicial 34 se estende na direção da gravidade. Contudo, a direção de extensão da porção inicial 34 não está limitada ao acima, mas pode ser selecionada apropriadamente considerando fatores tais como a disposição do separador gás-líquido 20.

[0127] Além disso, na primeira concretização, o motor de combustão interna 1 é o motor diesel montado no veículo. No entanto, o motor de combustão interna 1 não se limita ao motor a diesel, mas pode ser um motor a gasolina.

[0128] Além disso, na primeira forma de concretização e na segunda forma de concretização, os separadores gás-líquido 20, 50 são aplicados ao sistema de recirculação de gás de exaustão S do motor de combustão interna

1. No entanto, os separadores gás-líquido não estão limitados ao acima, mas podem ser aplicados a um dispositivo de ciclo de refrigeração, por exemplo, para separar um refrigerante gasoso e um refrigerante líquido. Em outras palavras, o separador gás-líquido da presente divulgação pode ser aplicado a dispositivos que separam o líquido e o gás do fluido bifásico gáslíquido.

[0129] REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO [0130] Este pedido é baseado e reivindica o benefício de prioridade do Pedido de Patente Japonesa No. 2016-238358 depositado em 8 de dezembro de 2016, cuja divulgação total é incorporada aqui por referência.

Claims

1. Separador de gás-líquido incluindo: um tubo através do qual circula um fluido bifásico gás-líquido; e um gerador de fluxo de turbilhonamento disposto dentro do tubo para turbilhonar o fluido bifásico gás-líquido ao longo de uma superfície interna do tubo, caracterizado pelo fato de que a superfície interna do tubo inclui uma primeira superfície em degrau em local a jusante de uma direção de fluxo do fluido bifásico de gás-líquido a partir do gerador de fluxo de turbilhonamento, a primeira superfície em degrau aumentando um diâmetro interno do tubo para baixo do mesmo.

2. Separador de gás-líquido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície interna do tubo inclui uma segunda superfície em um local a jusante da direção do fluxo do fluido bifásico gás-líquido a partir da primeira superfície em degrau, a segunda superfície em degrau diminuindo o diâmetro interno do tubo para baixo do mesmo.

3. Separador de gás-líquido de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o tubo compreende: um tubo de entrada dentro do qual o gerador de fluxo de turbilhonamento fica disposto, o tubo de entrada incluindo uma porta de exaustão em uma localização a jusante da direção do fluxo do fluido bifásico de gás-líquido do gerador de fluxo de turbilhonamento; e um tubo interno incluindo uma extremidade inserida na porção de exaustão e uma abertura que é aberta em um local a jusante da direção de fluxo do fluido bifásico gás-líquido do gerador de fluxo de turbilhonamento, e pelo menos uma superfície interna do tubo de entrada e a superfície interna do tubo interno incluem a primeira superfície em degrau.

4. Separador de gás-líquido de acordo com a reivindicação 3 , caracterizado pelo fato de que uma superfície externa do tubo interno e a superfície interna do tubo de entrada incluem entre eles uma abertura, e o tubo interno inclui uma protrusão na superfície externa de uma porção do

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2/2 tubo interno inserido no tubo de entrada, a protrusão se estendendo circunferencialmente.

5. Separador de gás-líquido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tubo inclui um aquecedor que aquece a superfície externa.

6. Separador de gás-líquido de acordo com a reivindicação, caracterizado pelo fato de que o aquecedor aquece a superfície externa da porção do tubo incluindo a primeira superfície em degrau.