BR112020009405A2

BR112020009405A2 - bocais de gás supersônicos multilobulares para aspersão de líquidos

Info

Publication number: BR112020009405A2
Application number: BR112020009405-6A
Authority: BR
Inventors: Michael J. Mankosa; John Craig Lewis; Gerald H. Luttrell; Derek J. Connors
Original assignee: Eriez Manufacturing Co.
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-10-13
Also published as: PE20210305A1; WO2019099691A1; BR112020009405B1; US11806681B2; AU2018370004B2; CA3082103A1; ZA202002767B; CN111344067A; MX2020005075A; CL2020001266A1; US20210069661A1; AU2018370004A1; CN111344067B; CA3082103C

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema e método para a criação de bolhas em um bocal de injeção de fluido para a injeção de um gás em um líquido para dividir o gás no menor tamanho de bolha possível com a maior área de superfície cumulativa maximizando a porcentagem de gás na energia cinética mais alta possível que está em contato com o líquido. O bocal de injeção de fluido compreende uma entrada convergente para receber um fluido e uma saída divergente para eliminar o fluido. A saída divergente tem diversas portas de escape.

Description

“BOCAIS DE GÁS SUPERSÔNICOS MULTILOBULARES PARA ASPERSÃO DE LÍQUIDOS” ANTECEDENTES

[0001] Aspersão é o processo de arrastar grandes volumes de gás para um líquido a granel, geralmente com mistura significativa e energética da dispersão resultante. Os processos de aspersão são comumente utilizados em muitas aplicações industriais de química e física para induzir ou acelerar reações, mudanças de fase e separações. Tais processos incluem: aeração, agitação, biorremediação, aumento de volume, carbonatação, branqueamento de cloro, flotação de colunas, desidratação, fermentação, reações gás/líquido, hidrogenação, flotação de óleo, branqueamento de oxigênio, decapagem de oxigênio, oxigenação, ozonização, controle de pH, injeção de vapor, e decapagem de voláteis, entre outros. Esses processos são utilizados nas indústrias de mineração, processamento de alimentos, medicina, farmacêutica, ambiental, saneamento, papel, têxtil, automotiva e de produção de energia, entre outros.

[0002] Em exemplos da técnica anterior, o processo de aspersão foi realizado por meio de filtros de tecido ou tela, leitos fluidizados, metal sinterizado poroso e materiais semelhantes a pedras, tubos perfurados, misturadores rotativos e impulsores com ou sem passagens e perfurações internas de gás, dispositivos de cavitação e injetores diretos de gás de alta velocidade. As limitações e deficiências evidentes nesses exemplos da técnica anterior incluem uma predisposição ao entupimento que requer manutenção cara, baixa eficiência energética com custos de energia correspondentes, baixa eficiência do processo devido à maior formação de bolhas, baixa concentração de gás, complexidade mecânica, manutenção e problemas de confiabilidade. O que é apresentado refere-se a bocais e aparelhos de injeção de fluido que melhoram o desempenho e a eficiência de aplicações de aspersão, arrastando volumes crescentes de gás no líquido, criando um número maior de bolhas menores do que até agora possível com dispositivos de aspersão direta de gás de alto volume.

SUMÁRIO

[0003] É apresentado um método e sistema para a criação de bolhas em um bocal de injeção de fluido para a injeção de um gás em um líquido para dividir o gás no menor tamanho de bolha possível com a maior área de superfície cumulativa maximizando a porcentagem de gás na energia cinética mais alta possível que está em contato com o líquido. O bocal de injeção de fluido compreende uma entrada convergente para receber um fluido e uma saída divergente para eliminar o fluido. A saída divergente tem diversas portas de escape.

[0004] Em várias modalidades, cada porta de escape pode ser oblíqua à direção do fluxo de fluido através da porta de escape. Cada porta de escape pode divergir do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. O eixo de cada porta de escape pode descrever um arco. Cada porta de escape pode terminar em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que não é perpendicular ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. Cada porta de escape pode terminar em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que é paralela ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido.

[0005] O bocal de injeção de fluido pode ser fabricado de um material resistente ao desgaste que compreende plástico, metal, cerâmica ou uretano sobreposto em aço.

[0006] O fluido pode ser um gás ou aerossol. A saída divergente pode descarregar em um líquido, uma pasta líquida ou um gás.

[0007] Em algumas modalidades, um dispositivo de estrangulamento pode ser incorporado para bloquear ou impedir de forma variável que o fluido entre na entrada convergente. A saída divergente pode compreender duas portas de escape, três escape portas, quatro portas de escape, cinco portas de escape, ou seis portas de escape. A orientação das portas de escape em relação ao campo gravitacional é entre sessenta graus e cento e vinte graus na vertical.

[0008] O ângulo pelo qual as portas de escape divergem do eixo geométrico central aumenta na direção a jusante de um valor zero no seu ponto mais estreito até um máximo entre 25 graus e 45 graus. Em várias modalidades, as portas de escape terminam em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que é paralelo ao eixo geométrico central.

[0009] Os versados na técnica perceberão que esta invenção é capaz de modalidades diferentes das mostradas e que os detalhes dos dispositivos e métodos podem ser alterados de várias maneiras, sem se afastar do escopo desta invenção. Por conseguinte, os desenhos e descrições devem ser considerados como incluindo modalidades equivalentes que não se afastam do âmbito e do escopo desta invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] Para uma melhor compreensão e apreciação desta invenção, e suas muitas vantagens, será feita referência à seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos.

[0011] A Figura 1 ilustra a operação de um bocal de injeção de fluido da técnica anterior que tem uma única porta de escape;

[0012] a Figura 2 ilustra a operação de uma modalidade do bocal de injeção de fluido que tem múltiplas portas de escape;

[0013] a Figura 3 ilustra o fluxo de fluido através de uma porta de escape oblíqua em uma modalidade do bocal de injeção de fluido;

[0014] a Figura 4 é um esquema em corte transversal que apresenta uma modalidade do bocal de injeção de fluido;

[0015] a Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do bocal de injeção de fluido que compreende duas portas de escape;

[0016] a Figura 5A é uma vista em corte transversal do bocal de injeção de fluido da Figura 5;

[0017] a Figura 5B é uma vista posterior do bocal de injeção de fluido da Figura 5;

[0018] a Figura 6 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do bocal de injeção de fluido que compreende três portas de escape;

[0019] a Figura 6A é uma vista em corte transversal do bocal de injeção de fluido da Figura 6;

[0020] a Figura 6B é uma vista posterior do bocal de injeção de fluido da Figura 6;

[0021] a Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do bocal de injeção de fluido que compreende quatro portas de escape;

[0022] a Figura 7A é uma vista em corte transversal do bocal de injeção de fluido da Figura 7;

[0023] a Figura 7B é uma vista posterior do bocal de injeção de fluido da Figura 7;

[0024] a Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do bocal de injeção de fluido que compreende seis portas de escape;

[0025] a Figura 8A é uma vista em corte transversal do bocal de injeção de fluido da Figura 8A;

[0026] a Figura 8B é uma vista posterior do bocal de injeção de fluido da Figura 8.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] Referindo-se aos desenhos, alguns dos números de referência são usados para designar as mesmas partes ou partes correspondentes através de várias das modalidades e figuras mostradas e descritas. As partes correspondentes são indicadas em diferentes modalidades com a adição de letras minúsculas. São descritas variações das partes correspondentes na forma ou função descritas nas figuras. Será entendido que variações nas modalidades geralmente podem ser trocadas sem se desviar da invenção.

[0028] Como mostrado na Figura 1, os bocais de injeção de fluido 10 da técnica anterior geralmente injecta gás 12 diretamente nos líquidos a granel 14 através de uma única porta de escape 16, que atravessa o eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido 10. Isso cria um fluxo de jato de gás 18 alinhado com o eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido 10 na mesma direção que o bocal de injeção de fluido 10 é orientado no líquido a granel 14. O gás de alta pressão 12 sai da porta de escape 16 do bocal de injecção de fluido 10, tal como um fluxo de jato de gás 18 que entra no líquido a granel 14.

[0029] O fluxo de jato de gás 18 está a uma pressão mais alta que o líquido a granel 14, que está a uma pressão ambiente muito mais baixa. Isto faz com que o fluxo de jato de gás 18 se expanda rapidamente em todas as direções, formando explosivamente bolhas singularmente grandes. A velocidade da expansão é perpendicular ao limite gás/líquido. Uma onda de choque transônica 20 se desenvolve, causando aumentos abruptos de pressão e estagnação do fluxo de jato de gás 18. Isso faz com que parte do fluxo de jato de gás 18 seja refletido de volta para a porta de escape 16.

[0030] A alta velocidade do fluxo de jato de gás 18 também causa uma pressão reduzida perpendicular ao fluxo do jato de gás. Isso faz com que o líquido a granel 14 acelere em direção ao fluxo de jato de gás 18 a jusante da onda de choque 20. O momento do líquido se move em direção ao excesso do fluxo de jato de gás 18 e faz com que o fluxo de jato de gás 18 seja comprimido e ainda faz com que o movimento do fluxo de jato de gás 18 a jusante da onda de choque 20 inverta e oscile.

[0031] Em geral, pequenas bolhas são formadas apenas onde o vetor de velocidade do gás é paralelo ao limite de gás/líquido. Quando o gás se expande perpendicularmente ao limite gás/líquido, o vetor de velocidade do gás também é perpendicular, o que causa a formação de grandes bolhas. Os bocais e o aparelho de injeção de fluido aqui apresentados melhoram a eficiência da injeção supersônica de gás em líquidos a granel, eliminando o fenômeno instável das ondas de choque transônico, conhecido em pesquisas relacionadas como “ataque de retorno”, que na técnica anterior desperdiça grandes frações do gás injetado como formações periódicas de bolhas muito grandes.

[0032] Um aspecto do bocal e dos aparelhos de injeção de fluido é mostrado na Figura 2. Os bocais de injecção de fluido 10a descritos neste documento têm múltiplas portas de escape 16a. As portas de escape 16a apresentadas são oblíquas à direção do fluxo de fluido através da porta de escape 16a e divergem do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido 10a. O eixo geométrico de cada porta de escape 16a também descreve um arco em vez de uma linha reta nos dispositivos da técnica anterior. As portas de escape 16a oblíquas formam ondas de choque oblíquas estáveis 20a que não refletem o fluxo de jato de gás 18a de volta para a porta de escape 16a. Os orifícios oblíquos de escape 16a induzem a formação de bolhas menores enquanto impedem expansões explosivas de formar bolhas grandes. As portas de escape 16a também terminam em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido 10a que não é perpendicular ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido 10a e na figura, as portas de escape 16a terminam em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido 10a que é paralelo ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido 10a.

[0033] As menores bolhas nesses sistemas são formadas na área de cisalhamento de limite turbulento de alta energia do fluxo de jato de gás 18a de alta velocidade que se move através do líquido a granel 14a. A transferência de energia nessa área de limite turbulento é responsável pela criação das menores bolhas. Nas modalidades da técnica anterior, como as mostradas na Figura 1, as portas de escape únicas 16 criam um fluxo ineficiente de jato de gás único 18. Como o contato entre a corrente de jato de gás de alta energia, a alta velocidade e o líquido a granel ocorre principalmente nos limites, a energia é transferida do fluxo do jato de gás 18 para a formação de bolhas apenas nos limites, de forma geral. O fluxo de jato de gás 18 em desaceleração não permite que o gás no centro do fluxo de jato de gás 18 entre em contato com o líquido a granel 14 até que este tenha sido desacelerado a uma velocidade relativamente baixa e uma baixa energia que seja incapaz de gerar pequenas bolhas. Como resultado, esse gás não reagido penetra profundamente no líquido a granel 14, formando um longo fluxo de jato de gás 18, até que sua energia cinética seja completamente dissipada e o gás gradualmente se divida em grandes bolhas.

[0034] Como mostrado na Figura 2, dividir o fluxo de jato de gás 18a em várias portas de escape 16a cria múltiplos fluxos de jato de gás 18a que aumentam a área efetiva de cisalhamento de limite de alta energia. Mais gás de energia cinética alta encontra o líquido a granel 14a antes que sua energia cinética seja dissipada. Por exemplo, com modalidades que dividem o fluxo de jato de gás em três correntes, um terço do volume total de gás é dividido em cada corrente enquanto aumenta a área efetiva de cisalhamento de alta energia em 73% sobre os sistemas da técnica anterior de corrente única. Devido à maior porcentagem de gás apresentada na área de limite de alta energia, mais gás é dispersado como pequenas bolhas muito antes que a energia cinética do fluxo de jato de gás seja dissipada. Isso resulta em muito menos gás disponível para formar grandes bolhas.

[0035] Os bocais e o aparelho de injeção de fluido apresentados reduzem o tamanho médio da bolha e aumentam a proporção do volume de gás injetado contido em bolhas menores em dispersões gasosas/líquidas, aumentando a área efetiva da camada limite de cisalhamento de alta velocidade entre o gás e o líquido em proporção ao volume de gás injetado.

[0036] As portas de escape 16a são oblíquas à direção do fluxo de fluido através dos portas de escape 16a, divergem do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido e têm um eixo que descreve um arco, apresentam outra característica que é ilustrada na Figura 3. À medida que o fluxo de jato de gás 18a sai do bocal de injeção de fluido 16a, o gás 12a tem velocidade diferencial dependendo do seu trajeto fora do bocal de injeção de fluido 10a através da porta de escape 16a. Um trajeto de fluxo mais curto resulta em uma velocidade mais baixa do gás indicada pelas setas mais curtas na figura. Um trajeto de fluxo mais curto resulta em uma velocidade mais baixa do gás indicada pelas setas mais longas na figura. O gás de velocidade mais baixa 12a entra em contato com o líquido a granel 14a primeiro e, portanto, é ainda mais desacelerado em bolhas. O gás de velocidade mais alta 12a entra em contato com o líquido a granel 14a posteriormente e isso mantém a velocidade mais alta por mais tempo antes de ser desacelerado o suficiente para formar bolhas.

[0037] A velocidade diferencial dos caminhos interno e externo faz com que a direção do fluxo gire para longe do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido 10a, expondo mais da camada de cisalhamento de limite turbulento de alta energia e alta velocidade do gás 12a ao líquido a granel 14a. Essa turbulência de alta energia causa a formação de bolhas menores, deixando menos gás isolado do contato líquido.

[0038] Devido ao contato muito maior e anterior entre o gás 12a de alta velocidade e alta energia e o líquido a granel 14a, a energia cinética do gás 12a é dissipada em uma formação de pequenas bolhas com muita rapidez e próxima do bocal de injeção de fluido 10a, enquanto a energia no camada limite turbulenta ainda é alta. O gás incorporado relativamente pouco que resta não possui energia cinética suficiente para penetrar profundamente no líquido a granel 14a. Assim, o fluxo de jato de gás 18a é muito curto nas modalidades aqui apresentadas.

[0039] Outro aspecto dos bocais de injeção de fluido 10a apresentados neste documento é apresentado na Figura 4. O fluido de alta pressão 12a injetado através do bocal de injecção de fluido 10a encontra uma entrada convergente 24a para receber o fluido 12a, que se despende na saída divergente 26a para eliminar o fluido 12a. O fluido de alta pressão 12a que encontra a entrada convergnte 24a acelera suavemente para atingir a velocidade do som no ponto mais estreito de convergência depois que o fluido 12a transita para as saídas divergentes 26a, o que faz com o que o fluido 12a se expanda e acelere além do limite de velocidade local do som. A divergência é causada pela combinação do aumento suave da área em corte transversal e pelas múltiplas portas de escape divergentes 16a.

[0040] A operação do bocal de injeção de fluido 10a é melhor compreendida referindo-se à Figura 4. Um fluido 12a, tipicamente gás comprimido, entra no bocal na entrada convergente. Esse fluxo de gás 12a pode ou não ser misturado com um volume menor de líquido. Se um líquido for misturado com o gás que flui para a entrada convergente, alguns meios (não mostrados) podem ser fornecidos para controlar e otimizar a taxa de mistura. Em tais modalidades, o bocal de injeção de fluido 10a está injetando um aerossol através do líquido a granel 14a.

[0041] O fluxo de fluido 12a pode ser regulado ou ativado/desativado por um dispositivo de estrangulamento 28a que bloqueia ou restringe de forma variável o fluido de entrar na entrada convergente 24a. O dispositivo de estrangulamento 28a pode compreender uma haste de controle equipada com uma ponta de válvula elastomérica ou ser algum outro dispositivo conhecido na técnica anterior. A velocidade do fluido 12a atinge a velocidade local do som à medida que passa através da entrada convergente de ponto mais restrito 24a.

[0042] Depois de passar através da entrada convergente 24a, o fluxo de fluido 12a se expande à medida que a área em corte transversal da saída divergente 26a aumenta na direção a jusante. Isso faz com que a pressão do fluido 12a diminua e com que a velocidade do fluido 12a aumente ainda mais no domínio supersônico. Os contornos da parede da saída divergente 26a são projetados para minimizar as perdas turbulentas, friccionais e de ondas de choque, de modo que a conversão de energia da energia potencial da pressão do fluido 12a possa ser convertida com mais eficiência em energia cinética da velocidade do fluido 12a.

[0043] A saída divergente 26a é composta de várias portas de escape 16a através das quais o fluido 12a avança. Essas portas de escape 16a podem ou não ser simétricos e/ou iguais em tamanho e forma. A taxa de expansão do volume total de todas as portas de escape 16a somadas é projetada para maximizar a eficiência de conversão de energia e maximizar a energia cinética no fluxo de jato de gás ou aerossol resultante. Várias modalidades de bocais de injeção de fluido podem ter saídas divergentes que compreendem duas portas de escape (como mostrado nas Figuras 5, 5A e 5B), três portas de escape (como mostrado nas Figuras 6, 6A e 6B) – esta é a modalidade preferida dos bocais de injeção de fluido divulgados), quatro portas de escape (como mostrado nas Figuras 7, 7A e 7B), cinco portas de escape ou seis portas de escape (como mostrado nas Figuras 8, 8A e 8B). O número de portas de escape pode variar de acordo com a aplicação específica.

[0044] A orientação das portas de escape em relação ao campo gravitacional também pode variar em diferentes modalidades, com a orientação ideal sendo entre sessenta graus e cento e vinte graus na vertical. Em várias modalidades, o ângulo pelo qual as portas de escape divergem do eixo geométrico central aumenta na direção a jusante de um valor de zero no seu ponto mais estreito até um máximo entre 25 graus e 45 graus. As portas de escape podem terminar em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que não é perpendicular ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. Preferencialmente, as portas de escape terminam em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido, que é paralela ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. Cada saída divergente pode descarregar em um líquido, uma pasta líquida ou um gás.

[0045] O bocal de injeção de fluido é fabricado de um material resistente ao desgaste, como plástico, metal, cerâmica ou uretano sobreposto em aço. O bocal de injeção de fluido pode ser fabricado usando impressoras 3-D ou usinado ou formado de outra forma.

[0046] Em cada uma dessas modalidades nas Figuras 5 a 8B, o bocal de injeção de fluido compreende a saída divergente com diversas portas de escape. As portas de escape mostradas são oblíquas à direção de fluxo de fluido através da porta de escape. Elas também divergem do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. As portas de escape também terminam em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que não é perpendicular ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido e, em cada caso mostrado, são paralelas ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. Essas portas de escape têm um eixo que descreve um arco curvado para fora do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido para separar os jatos de fluxo de gás no líquido a granel para maximizar a área da camada limite de alta velocidade/alta energia onde pequenas bolhas são formadas. O ângulo de divergência e a taxa de curvatura equilibram a eficiência de conversão de energia com o aumento da área da camada limite e para a melhoria do desempenho.

[0047] A curvatura dos trajetos de gás nas portas de escape também faz com que o fluido atravesse um caminho mais longo, mais próximo do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido e um caminho mais curto, mais distante do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. Como resultado, o fluxo de fluido desenvolve uma curvatura vetorial, que se torna benéfico na mistura do líquido a granel com o fluxo de fluido após ser descarregado do bocal de injeção de fluido.

[0048] As portas de escape são dispostas com o plano de abertura oblíquo ao fluxo de gás. Como resultado, partículas de gás ou aerossol de alta velocidade mais afastadas do eixo geométrico central do bocal entram em contato com o líquido a granel antes das partículas de gás ou aerossol que estão mais próximas do eixo geométrico central, mas no mesmo plano perpendicular ao vetor de velocidade local do gás ou aerossol. Isso faz com que a velocidade do gás ou aerossol mais próximo do eixo geométrico central do bocal seja maior que a velocidade do gás ou aerossol mais distante do eixo geométrico central do bocal. Isso desenvolve uma curvatura vetorial adicional no fluxo, o que faz com que os jatos de gás ou aerossol no líquido a granel se desviem ainda mais do eixo geométrico central do bocal, expondo uma área maior de camada limite de alta turbulência entre o fluxo de gás ou aerossol de alta velocidade e o líquido a granel.

[0049] Além disso, o ângulo oblíquo da porta de escape causa uma redução na pressão de gás ou aerossol no ponto em que o fluxo de gás ou aerossol entra em contato com o líquido a granel. Isso atrai o líquido a granel para o fluxo de gás ou aerossol de alta velocidade, aumentando ainda mais a mistura turbulenta microscópica de alta energia de gás e líquido, o que aumenta a formação de bolhas menores.

[0050] Os recursos do bocal de injeção de fluido são otimizados para eliminar a formação de ondas de choque transônicas ou fenômenos de expansão explosiva de “ataque de retorno”, que de outra forma reduziriam a eficiência do sistema.

[0051] O que é apresentado aqui é um método para criação de bolhas em um bocal de injeção de fluido. Especificamente, o método serve para a injeção de um gás em um líquido para dividir o gás no menor tamanho de bolha possível com a maior área de superfície cumulativa, maximizando a porcentagem de gás na energia cinética possível mais alta que está em contato com o líquido. Isso é conseguido através da introdução do gás no bocal de injeção de fluido através de uma entrada convergente e da eliminação do fluido do bocal de injeção de fluido por meio de uma saída divergente que possui diversas portas de escape. O número de portas de escape pode ser de duas portas de escape, três portas de escape, quatro portas de escape, cinco portas de escape ou seis portas de escape. Um dispositivo de estrangulamento também pode ser usado para bloquear ou restringir de forma variável o gás de entrar na entrada convergente.

[0052] O método pode ser variado eliminando o fluido de cada porta de escape oblíqua na direção do fluxo de fluido através da porta de escape. O fluido também pode ser eliminado de cada porta de escape divergente do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. O ponto de terminação de cada porta de escape pode variar da técnica anterior para ser uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que não é perpendicular ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido. De fato, o ponto de terminação de cada porta de escape pode ser uma superfície externa do bocal de injeção de fluido paralela ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido.

[0053] Diversos métodos de eliminação do fluido do bocal de injeção de fluido também podem estar em uma orientação relativa ao campo gravitacional entre sessenta graus e cento e vinte graus de vertical. O fluido pode ser eliminado do bocal de injeção de fluido em um ângulo divergente do eixo geométrico central que aumenta na direção a jusante a partir de um valor de zero no seu ponto mais estreito até um máximo entre 25 graus e 45 graus.

[0054] Essa invenção foi descrita com referência a diversas modalidades preferidas. Diversas modificações e alterações ocorrerão para outros após a leitura e compreensão do relatório anterior. Pretende-se que a invenção seja interpretada como incluindo todas essas alterações e modificações na medida em que as mesmas se enquadrem no escopo das reivindicações anexas ou nos equivalentes dessas reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Bocal de injeção de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende uma entrada convergente para receber um fluido; uma saída divergente para eliminar o fluido; e a referida saída divergente com múltiplas portas de escape.

2. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada porta de escape é oblíqua à direção do fluxo de fluido através da porta de escape.

3. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada dita porta de escape diverge do eixo geométrico central do dito bocal de injeção de fluido.

4. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo de cada dita porta de escape descreve um arco.

5. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada dita porta de escape termina em uma superfície externa do dito bocal de injeção de fluido que não é perpendicular ao eixo geométrico central do dito bocal de injeção de fluido.

6. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada dita porta de escape termina em uma superfície externa do dito bocal de injeção de fluido que é perpendicular ao eixo geométrico central do dito bocal de injeção de fluido.

7. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de estrangulamento bloqueia ou restringe de forma variável o dito fluido de entrar na dita entrada convergente.

8. Bocal de injecção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita saída divergente compreende duas ditas portas de escape, três ditas portas de escape, quatro ditas portas de escape, cinco ditas portas de escape, ou seis ditas portas de escape.

9. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a orientação das ditas portas de escape relativas ao campo gavitacional é entre sessenta graus e cento e vinte graus na vertical.

10. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ângulo pelo qual as ditas portas de escape divergem do referido eixo geométrico central aumenta na direção a jusante.

11. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ângulo pelo qual as referidas portas de escape divergem do referido eixo geométrico central aumenta na direção a jusante a partir de um valor zero no seu ponto mais estreito até um máximo entre 25 graus e 45 graus.

12. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito fluido é um gás ou um aerossol.

13. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita saída divergente descarrega em um líquido, uma pasta fluida ou um gás.

14. Bocal de injeção de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é fabricado de um material resistente ao desgaste que compreende plástico, metal, cerâmica ou uretano sobreposto em aço.

15. Método, caracterizado pelo fato de que é para criação de bolhas em um bocal de injeção de fluido para a injeção de um gás em um líquido para dividir o gás no menor tamanho de bolha possível com a maior área de superfície cumulativa, maximizando a porcentagem de gás na energia cinética mais alta possível que está em contato com o líquido, que compreende:

introduzir o gás para o bocal de injecção de fluido através de uma entrada convergente; eliminar o fluido do bocal de injeção de fluido através de uma saída divergente que tem diversas portas de escape.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende eliminar o fluido a partir de cada porta de escape oblíqua à direção do fluxo de fluido através da porta de escape.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende eliminar o fluido a partir de cada porta de escape divergente do eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente eliminar o fluido a partir de cada porta de escape em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que não é perpendicular ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente eliminar o fluido a partir de cada porta de escape em uma superfície externa do bocal de injeção de fluido que é paralelo ao eixo geométrico central do bocal de injeção de fluido.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente bloquear ou restringir de forma variável o gás de entrar na entrada convergente com um dispositivo de estrangulamento.

21. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente eliminar o gás através de saídas divergentes que compreende duas portas de escape, três portas de escape, quatro portas de escape, cinco portas de escape ou seis portas de escape.

22. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente eliminar o fluido do bocal de injeção de fluido em uma orientação relativa ao campo gravitacional entre sessenta graus e cento e vinte graus de vertical.

23. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente eliminar o fluido do bocal de injeção de fluido em um ângulo divergente do eixo geométrico central que aumenta na direção a jusante.

24. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente eliminar o fluido do bocal de injeção de fluido em um ângulo divergente do eixo geométrico central que aumenta na direção a jusante a partir de um valor de zero no seu ponto mais estreito até um máximo entre 25 graus e 45 graus.