BR112021006846A2

BR112021006846A2 - sistema e método para separação de ar do líquido

Info

Publication number: BR112021006846A2
Application number: BR112021006846-5A
Authority: BR
Inventors: Morten Henneberg; Anders Damsgaard SERUP; Masood Jaffari
Original assignee: C.C. Jensen A/S
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-07-13
Also published as: US12005378B2; EP3863747A1; JP7475339B2; MX2021004101A; KR20210070364A; WO2020074703A1; US20210339170A1; CN113164834A; CN113164834B; EP3636331A1; CA3115913A1; JP2022504613A; AU2019356968A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA SEPARAÇÃO DE AR DO LÍQUIDO. A presente invenção refere-se a um sistema para separar gás de um líquido. O sistema compreende uma câmara de pressão, a referida câmara de pressão compreendendo uma entrada através da qual líquido é bombeado para dentro da referida câmara, e em que a referida câmara de pressão ainda compreende uma primeira saída de líquido conectada a uma parte superior da referida câmara de pressão compreendendo um primeiro elemento de válvula e uma segunda saída de líquido conectada a uma parte inferior da referida câmara de pressão compreendendo um segundo elemento de válvula. O referido primeiro e segundo elementos de válvula são adaptados para controlar a pressão dentro da referida câmara de pressão, através da qual, enquanto sob pressão, uma subparte do líquido dentro da referida [câmara] pressão flui para fora das primeira e segunda saídas de líquido, respectivamente, e em que uma parte principal do teor de gás está na subparte fluindo através da primeira saída de líquido. Desse modo, líquido tendo um certo teor de gás será separado em duas subpartes de forma rápida e fácil, em que a primeira subparte compreende uma parte principal do teor de gás e a segunda subparte compreende líquido sendo essencialmente livre de gás. A pressurização dentro da câmara de pressão diminui o tempo que leva para conseguir tal separação. Além disso, a provisão de válvulas e saída permite controlar o processo de separação e ainda permite a saída de um líquido tendo uma parte principal do teor de gás e a saída de líquido sendo essencialmente livre de gás. Além disso, a provisão de válvulas permite um processo contínuo, de forma que o sistema possa ser incorporado em processos em funcionamento, por exemplo, um motor em funcionamento.

Description

“SISTEMA E MÉTODO PARA SEPARAÇÃO DE AR DO LÍQUIDO” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema e um método de separar ar de líquido. Mais especificamente, a invenção refere-se a um sistema e um método de separar um líquido em uma porção contendo gás e uma porção livre de gás. Mais especificamente, a invenção refere-se a um método de separar bolhas de gás em óleo em uma porção contendo gás e uma porção livre de gás. A invenção também se refere a um método de medir teor de partícula de gás em líquido.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[0002] Separar líquidos é importante em múltiplas indústrias, principalmente onde é fundamental que o referido líquido tenha as propriedades corretas para o processamento posterior, por exemplo, para uso em equipamentos críticos ou durante procedimentos de medição. Por exemplo, o líquido pode compreender constituintes não desejados em certos equipamentos ou em certos procedimentos de medição. Dessa forma, é necessário ser capaz de separar o líquido, de forma que tais constituintes possam ser separados/minimizados da parte restante do líquido antes do processamento posterior.

[0003] Por exemplo, a remoção de gás/desgaseificação é crítica dentro de refrigerantes, onde o gás deteriora a troca de calor, dentro de lubrificantes e hidráulica, onde o gás deteriora o desempenho, e dentro do óleo de motor, onde o gás em que pode afetar medições de qualidade e desempenho, bem como sangue (amostras de sangue), onde o gás em que deteriora a qualidade de medições e desempenho, e bebidas carbonatadas, onde o gás precisa ser removido antes da adição de dióxido de carbono e água, e onde o gás pode ser indesejado para determinados usos, por exemplo, em caldeiras e equipamentos de laboratório sensíveis.

[0004] Dentro do campo de motores, é desejável monitorar o estado do óleo. Especialmente, deseja-se monitorar a quantidade de partículas no óleo, por exemplo, partículas de desgaste. No entanto, a presença de bolhas de gás no óleo, que podem surgir devido a múltiplas circunstâncias no motor, pode atrapalhar a leitura, apesar de tais bolhas de gás não afetarem a qualidade do óleo em tal contexto. Portanto, há a necessidade de separar ou minimizar a quantidade de bolhas de gás no óleo antes da medição de partículas. Em outros casos, as bolhas de gás podem de fato afetar a qualidade do óleo e o funcionamento do processamento subsequente, e assim, é necessário remover/minimizar tais bolhas de gás no óleo.

[0005] A técnica anterior sugere minimizar a quantidade de bolhas de gás no óleo por meio da aplicação de pressão ao óleo, por meio do que as bolhas de gás são minimizadas/reduzidas em tamanho, e desse modo não causam um problema ou perturbam as medições. De acordo com tais métodos, o óleo é pressurizado por meio de uma bomba disposta entre um reservatório e um canal no qual o óleo sofre um acúmulo de pressão. Devido ao acúmulo de pressão, as bolhas de gás dentro do óleo são minimizadas a tal ponto que não afetam as leituras dos procedimentos de medição subsequentes. Assim, o equipamento de medição seria disposto a jusante do canal. No entanto, o método apresenta vários problemas. Em primeiro lugar, as bolhas de gás presentes no líquido não são removidas per se, mas sim minimizadas em certa medida, visto que a redução do tamanho é determinada pela pressão aplicada no canal a jusante da bomba. Em segundo lugar, devido às referidas bolhas não serem removidas per se, não é possível utilizar o óleo livre de gás em uma fase posterior, caso se requeira tal óleo.

[0006] De acordo com outras partes da técnica anterior, a redução da quantidade de bolhas de gás presentes em um líquido pode ser por meio de gravidade/flutuabilidade, em que as bolhas de gás escaparão do líquido com o tempo, uma vez que o líquido é mais pesado que o gás em casos mais comuns. No entanto, esses métodos são onerosos e demorados, e, assim, não são desejados em certos campos técnicos.

DESCRIÇÃO GERAL

[0007] O objetivo da invenção é resolver alguns dos problemas acima mencionados. De acordo com a invenção, um sistema para separar gás de um líquido é proposto. O sistema compreende uma câmara de pressão, a referida câmara de pressão compreendendo uma entrada através da qual líquido é bombeado para dentro da referida câmara, e em que a referida câmara de pressão ainda compreende uma primeira saída de líquido conectada a uma parte superior da referida câmara de pressão compreendendo um primeiro elemento de válvula, e uma segunda saída de líquido conectada a uma parte inferior da referida câmara de pressão compreendendo um segundo elemento de válvula. O referido primeiro e segundo elementos de válvula são adaptados para controlar a pressão dentro da referida câmara de pressão, através da qual, enquanto sob pressão, uma subparte do líquido dentro da referida câmara de pressão flui para fora das primeira e segunda saídas de líquido, respectivamente, e em que uma parte principal do teor de gás está na subparte fluindo através da primeira saída de líquido.

[0008] Um sistema para separar gás de um líquido pode significar um sistema capaz de separar uma primeira subparte do líquido compreendendo uma parte maior/principal do gás de uma segunda subparte sendo essencialmente livre de gás ou contendo apenas uma parte minoritária do gás seguindo o procedimento de separação. Na maioria dos casos, o gás é ar, isto é, ar atmosférico, mas também podem ser outros tipos de gases formados durante diferentes processos de um sistema.

[0009] Por uma câmara de pressão, entende-se uma câmara sendo capaz de manter uma certa pressão acima da pressão ambiente em torno da câmara e também criando uma pressão dentro da câmara em certas modalidades. Por exemplo, a câmara de pressão pode ser capaz de manter uma pressão entre 1 bar e 50 bar. A câmara de pressão pode ser considerada um contêiner. Dessa forma, a câmara de pressão pode compreender quatro paredes, e uma parte superior e uma parte inferior ortogonais a elas. No entanto, a câmara também pode ter geometrias diferentes, uma vez que uma câmara cilíndrica com apenas uma única parede lateral curva e uma parte superior e uma parte inferior sendo ortogonais a ela também seria uma modalidade da invenção. O volume interno da câmara de pressão pode ser adaptado para se adequar à finalidade do sistema, ou seja, a quantidade de líquido que precisa ser separada em um determinado intervalo de tempo. Uma entrada através da qual líquido é bombeado para a câmara de pressão significa uma entrada em comunicação com um reservatório de líquido, ou seja, um reservatório em que o gás se torna dissolvido ou misturado com líquido, ou onde o líquido com gás está contido antes de ser pressurizado dentro da câmara de pressão. Por exemplo, o reservatório de líquido pode ser um motor, recipiente de líquido, caldeira, recipiente de refrigerante etc. A entrada pode ser fornecida com uma bomba, de modo que a pressurização ocorra pela entrada, ou uma bomba pode ser fornecida a montante da entrada, ou seja, entre o reservatório de líquido e a entrada. Em outras modalidades da invenção, nenhuma bomba é fornecida, e a pressão é acumulada anteriormente no sistema ou fornecida através dos processos que o líquido sofre antes de a separação de gás ocorrer dentro do sistema.

[0010] Uma primeira saída de líquido conectada a uma parte superior da câmara de pressão significa que a primeira saída de líquido é disposta em uma posição superior em relação a uma segunda saída de líquido conectada a uma parte inferior da câmara de pressão, em que a segunda saída é disposta abaixo da primeira saída em relação à gravidade, ou seja, um objeto, por exemplo, líquido, tende a descer em uma direção da primeira saída para a segunda saída. As posições relativas são verdadeiras em um procedimento operacional, ou seja, em que o sistema está em execução, ou seja, separando líquido.

[0011] A primeira saída de líquido compreende um primeiro elemento de válvula, e a segunda saída de líquido compreende um segundo elemento de válvula. Os elementos de válvula são adaptados para controlar a pressão dentro da câmara de pressão. Ao longo desses documentos, os elementos de válvula se referem a todos os tipos de elementos que limitam o fluxo através da primeira e segunda saídas, por meio do que o fluxo de entrada em combinação com o fluxo de saída fornece uma pressão dentro da câmara de pressão. Elementos de válvula podem ser elementos de válvula ativa ou elementos de válvula passiva. Elementos de válvula passiva são válvulas que estaticamente permitem um fluxo específico através das entradas e apenas usando uma válvula estática diferente na saída, um fluxo diferente pode ser obtido. Exemplos de válvulas estáticas poderiam ser, por exemplo, ter saída limitada ou abertura de saída em escala reduzida, orifício, ou poderiam ser uma válvula à base de mola estática. Os elementos de válvula ativa são válvulas em que a válvula pode ser ajustada funcionalmente por alavanca mecânica ou por um sistema de controle eletrônico posicionado na válvula ou por meio de uma unidade de comunicação. Elementos de válvula passiva podem ser vantajosamente usados em situações em que o sistema está sendo usado para líquido tendo propriedades estáticas e, portanto, os primeiro e segundo fluxos de saída não precisam ser ajustados durante o uso.

[0012] Em uma modalidade específica, o fluxo da primeira saída de líquido na parte superior da câmara de pressão poderia ser 1/3 do fluxo total fora da câmara, e o fluxo da segunda saída na parte inferior da câmara de pressão seria, então, 2/3 do fluxo de saída total. Em outra modalidade, o fluxo da primeira saída de líquido na parte superior da câmara de pressão poderia ser 40% do fluxo total fora da câmara, e o fluxo da segunda saída na parte inferior da câmara de pressão seria, então, 60% do fluxo de saída total.

[0013] O elemento válvula também poderiam ser elementos de válvula ativa, que podem ser acionados, e desse modo a vazão é ajustável. Ao operar os elementos de válvula, ou seja, abrindo/fechando as válvulas, a pressão pode ser acumulada ou aliviada. Preferencialmente, as válvulas podem ser abertas/fechadas gradualmente, desse modo facilitando um maior grau de controle. Assim, quando fechadas, uma pressão pode acumular dentro da câmara de pressão se o líquido for fornecido pelo reservatório de líquido através da entrada. As válvulas podem ser abertas durante a operação para permitir que o líquido escape da câmara de pressão. Dependendo da configuração do sistema, a sobrepressão criada dentro da câmara de pressão pode ser mantida a jusante da câmara de pressão, ou a pressão pode ser equalizada com os arredores, por exemplo, com o reservatório de líquido.

[0014] Devido ao líquido ser pressurizado dentro da câmara de pressão, o referido líquido se separará em duas subpartes; uma primeira subparte escapará da câmara de pressão por meio da primeira saída de líquido, e uma segunda subparte escapará da câmara de pressão por meio da segunda saída de líquido. De acordo com a invenção, e devido à natureza pressurizada do líquido, ou seja, o líquido é submetido a uma pressão maior dentro da câmara do que antes de entrar na câmara, uma parte principal do teor de gás no líquido está contida na primeira subparte escapando pela primeira saída de líquido. Especialmente,

devido à presença de gás no líquido, a primeira subparte do líquido separado que contém o referido gás terá uma densidade menor do que a densidade da segunda subparte do líquido separado sendo essencialmente livre de gás. Assim, devido à gravidade, a primeira subparte subirá em relação à segunda subparte mais pesada.

[0015] Desse modo, líquido tendo um certo teor de gás será separado em duas subpartes de forma rápida e fácil, em que a primeira subparte compreende uma parte principal do teor de gás, e a segunda subparte compreende líquido sendo essencialmente livre de gás. A pressurização dentro da câmara de pressão reduz o tempo que leva para conseguir tal separação. Além disso, a provisão de válvulas e saída permite controlar o processo de separação e ainda permite a saída de um líquido tendo uma parte principal do teor de gás e a saída de líquido sendo essencialmente livre de gás. Além disso, a provisão de válvulas permite um processo contínuo, de forma a que o sistema possa ser incorporado em processos em execução, por exemplo, um motor em funcionamento.

[0016] A pressão dentro da câmara que facilita a separação dentro da câmara de pressão depende do líquido a ser separado e poderia ser entre 1 bar e 50 bar.

[0017] Adicionalmente, um aumento de pressão também aumenta a solubilidade do gás no líquido. Isso significa que pequenas bolhas presentes no líquido seriam incorporadas ao óleo em vez de permanecerem bolhas, ou seja, bolsões de gás locais sem o líquido. Uma vez que os elementos no gás são incorporados ao líquido, eles não causam mais falsos positivos no equipamento de medição,

pois não são distinguidos do líquido restante e, portanto, não se parecem com partículas. Isso contribui para que pequenas bolhas desapareçam e a subparte do líquido com uma minoria de gás contendo ainda menos gás, ou que a subparte essencialmente livre de gás se torne uma porção maior em relação à subparte contendo a maioria de gás.

[0018] Além disso, uma vez que o objetivo do processo de separação não é desgaseificar o líquido, mas sim dividir o líquido em duas subpartes, uma das quais compreende uma parte principal do gás, o processo pode ser executado mais rapidamente do que os processos convencionais. Assim, a saída do processo de separação são duas subpartes do líquido contendo gás inicial. Desse modo, as duas subpartes podem ser tratadas de maneira diferente. Por exemplo, o líquido livre de gás pode ser submetido a certas medições ou tratamentos, ao passo que o líquido contendo a parte principal do teor de gás pode ser negligenciado durante a medição/tratamento e subsequentemente misturado com o líquido livre de gás ou descartado completamente. O líquido contendo gás não é menos limpo do que a subparte essencialmente livre de gás, ele simplesmente tem mais bolsões de gás dispersos dentro dele. Portanto, pode ser usado em um sistema em que não seja um problema que o líquido contenha bolhas. A invenção pode ser usada em sistemas em que as duas subpartes do líquido são usadas separadamente para mais do que medições das condições do líquido antes de serem combinadas novamente. Em outras modalidades, as duas subpartes do líquido serão combinadas uma vez que as medições forem feitas. Ainda em outras modalidades, as duas subpartes do líquido não serão combinadas em nenhum ponto após terem sido separadas dentro do sistema descrito.

[0019] Em uma modalidade, o primeiro e segundo elementos de válvula asseguram uma pressão dentro da referida câmara de pressão entre 1 e 50 bar. Ao ter tal pressão, o teor de gás é separado efetivamente.

[0020] Em uma modalidade, o fluxo total da primeira e segunda saídas de líquido é 100%, e em que o primeiro elemento de válvula assegura um fluxo de líquido através da referida primeira saída de líquido abaixo de 50%, preferencialmente abaixo de 40% e, mais preferencialmente, abaixo de 33%. Testes mostraram que o líquido com teor de gás na parte superior da câmara de pressão fluirá pela primeira saída de líquido.

[0021] Em uma modalidade, o primeiro e segundo elementos de válvula são válvulas passivas. Desse modo, um sistema é obtido, o qual é pré-concebido para um uso específico, e a manutenção do sistema não é necessária.

[0022] Em uma modalidade, o elemento de válvula passiva posicionado na primeira saída superior é uma abertura de saída em escala reduzida, e o elemento de válvula passiva posicionado na segunda saída inferior é uma válvula à base de mola estática. Isso provou ser uma boa configuração especificamente ao usar o sistema para remover gás de um líquido sendo óleo.

[0023] Em uma modalidade, o sistema ainda compreende o equipamento de medição para medir propriedades do líquido, e em que o referido equipamento de medição é posicionado na segunda saída de líquido. Desse modo, o equipamento de medição mede líquido sem nenhum teor significativo de gás, desse modo garantindo uma medição mais correta.

[0024] Em uma modalidade, o referido segundo elemento de válvula é posicionado após o referido equipamento de medição. Isso assegura que a pressão não seja obtida até após uma medição, desse modo evitando o risco de gás ser reintroduzido antes da medição.

[0025] Em uma modalidade, líquido da primeira saída de líquido e o líquido da segunda saída de líquido são combinados na junção após terem passado no referido equipamento de medição. Em seguida, todo o líquido pode ser misturado novamente e utilizado para sua finalidade.

[0026] Em uma modalidade, o referido líquido é bombeado para a câmara na parte superior da referida câmara de pressão. Testes provaram que o líquido na câmara pode, assim, ser efetivamente dividido em uma parte superior com gás e uma parte inferior sem gás.

[0027] Em uma modalidade, a referida câmara de pressão tem a forma de um cilindro alongado e, em uma modalidade, um filtro é posicionado na referida entrada da referida câmara.

[0028] A invenção ainda se refere a um método de separar gás de um líquido e, mais especificamente, um método de medir teor de partícula em um líquido, em que a medição é realizada em líquido do qual o gás foi separado.

BREVE LISTA DOS DESENHOS

[0029] A seguir, modalidades exemplificativas são descritas de acordo com a invenção, em que:

[0030] A Figura 1a ilustra um sistema de acordo com a invenção em conexão com uma configuração de medição para medir as propriedades do líquido,

[0031] A Figura 1b ilustra uma modalidade de um sistema de acordo com a invenção em conexão com uma configuração de medição para medir as propriedades do líquido,

[0032] A Figura 2 ilustra um exemplo dos componentes do sistema,

[0033] A Figura 3 ilustra os componentes como ilustrados na Figura 2 em conjunto com uma configuração de medição.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0034] A seguir, a invenção é descrita em detalhes por meio de modalidades que não devem ser consideradas como limitantes ao escopo da invenção.

[0035] A Figura 1a e a Figura 1b ilustram um sistema 100 para a realização de um método de separar um líquido 110 em duas subpartes 111,112. O sistema 100 compreende uma câmara de pressão 103, em que um líquido 110 a uma pressão elevada pode estar contido ou em que a pressão do líquido 110 pode ser acumulada. A câmara 103 tem uma entrada 104 e duas saídas; 101,102. A entrada 104 recebe o líquido 110 de um reservatório de líquido 109, por exemplo, um motor, caso o líquido seja óleo e o óleo seja parte do sistema de lubrificação de um motor. O reservatório de líquido 109 também pode ser um filtro através do qual o líquido passa. Em todo caso, o reservatório de líquido 109 pode ser qualquer coisa a partir da qual um fornecimento de líquido seja facilitado.

[0036] Na modalidade ilustrada na Figura 1a a montante da entrada 104, isto é, antes de entrar na câmara de pressão 103, uma bomba 105 é disposta. A bomba 105 também pode ser disposta na entrada 104. A bomba 105 aplica uma pressão ao líquido 110, de modo que o referido líquido 110 seja pressurizado dentro da câmara de pressão 103, ou seja, a pressão é elevada em comparação com a pressão no reservatório 109. A velocidade de bombeamento da bomba 105 pode ser controlada, de modo que a pressão dentro da câmara de pressão 103 possa ser controlada, por exemplo, aumentar a velocidade da bomba 105 aumentará a pressão no líquido dentro da câmara de pressão 103. A câmara de pressão 103 pode ser considerada um contêiner tendo paredes delimitantes. A câmara de pressão 103 pode ter qualquer formato apropriado.

[0037] Na modalidade do sistema 100 ilustrado na Figura 1b, nenhuma bomba está presente a montante da entrada 104. Nesta modalidade do sistema 100, o fluxo de líquido 110 na câmara de pressão 103 surge de condições externas ao sistema 100. Por exemplo, o reservatório 109 pode ser um motor, e o fluxo de óleo nesse motor pode levar o óleo para a câmara de pressão 103 através da entrada 104. Alternativamente, o fluxo de líquido 110 para a câmara de pressão 103 surge de um aumento de líquido no reservatório

110. Ainda em outro contexto para o sistema, uma ou mais bombas são colocadas antes de o sistema divulgado conduzir um fluxo do líquido 110 na câmara de pressão 103 através da entrada 104. O fluxo de líquido para a câmara de pressão 103 também pode surgir de forças naturais, como a gravidade. A pressão acumulará dentro da câmara de pressão

103 e asseguram a divisão do líquido 110 nas duas subpartes 111 e 112 independentemente da causa do fluxo de líquido através da entrada 104 na câmara de pressão 103.

[0038] A câmara de pressão 103 compreende duas saídas e duas válvulas; uma primeira saída 101 fornecida com uma primeira válvula 101’ e uma segunda saída 102 fornecida com uma segunda válvula 102’. A primeira saída 101 é disposta em uma parte superior da câmara de pressão 103, e a segunda saída 102 é disposta em uma parte inferior da câmara de pressão 103. Os termos “superior” e “inferior” aqui referem-se à sua orientação relativa e à sua orientação em relação à gravidade. Assim, um objeto tenderia a descer em uma direção da parte superior para a parte inferior. O objeto no presente caso é o líquido 110, de modo que o gás (não mostrado) tenderia a subir em direção à parte superior devido à sua flutuabilidade/densidade dentro de tal líquido 110 e, dessa forma, em direção à primeira saída 101. Da mesma forma, o líquido 110 tenderia a descer em direção à parte inferior e, dessa forma, em direção à segunda saída 102.

[0039] A provisão de válvulas 101’, 102’ permite controlar a pressão dentro da câmara de pressão 103 enquanto, ao mesmo tempo, permite um fluxo contínuo do líquido através do sistema 100. Desse modo, o líquido 110 pode ser separado em um processo contínuo, de modo que o sistema 100 possa ser incorporado ao equipamento em execução, por exemplo, um motor em funcionamento.

[0040] Ao longo deste documento, os elementos de válvula referem-se a todos os tipos de elementos que limitam o fluxo através da primeira e segunda saídas,

através da qual o fluxo de entrada em combinação com o fluxo de saída fornecem uma pressão dentro da câmara de pressão. Os elementos de válvula podem ser elementos de válvula ativa ou elementos de válvula passiva. Elementos de válvula passiva são válvulas que estaticamente permitem um fluxo específico através das saídas e apenas usando uma válvula estática diferente na saída, um fluxo diferente pode ser obtido. Exemplos de válvulas estáticas poderiam ser, por exemplo, tendo saída limitada ou abertura de saída em escala reduzida, orifício, ou poderia ser uma válvula à base de mola estática. Elemento de válvula ativa são válvulas em que a funcionalidade de válvula pode ser ajustada por alavanca mecânica ou por um sistema de controle eletrônico posicionado na válvula ou por meio de uma unidade de comunicação. Elementos de válvula passiva podem ser vantajosamente usados em situações em que o sistema está sendo usado para líquido tendo propriedades estáticas e, portanto, os primeiro e segundo fluxos de saída não precisam ser ajustados durante o uso.

[0041] Em uma modalidade, os elementos de válvula posicionados em ambas as primeira e segunda saídas são elementos de válvula passiva. Mais especificamente, o elemento de válvula passiva posicionado na primeira saída superior é uma abertura de saída em escala reduzida, e o elemento de válvula passiva posicionado na segunda saída inferior é uma válvula à base de mola estática.

[0042] Devido ao líquido 110 ser pressurizado dentro da câmara de pressão 103, a tendência de as bolhas de gás subirem e o líquido descer é acelerada. Desse modo, uma mudança de fase ocorre: na parte superior da câmara de pressão 103, desenvolve-se uma primeira subparte 111 do líquido 110, ao passo que na parte inferior da câmara de pressão, desenvolve-se uma segunda subparte 112 do líquido

110. A primeira subparte 111 é caracterizada por compreender uma parte principal do gás contido no líquido 110 antes da separação, ao passo que a segunda subparte 112 do líquido 110 é caracterizada por compreender líquido sem gás ou com quantidades significativamente reduzidas de gás. Por essas razões, a primeira subparte 111 tem uma densidade mais baixa (devido ao maior teor de gás) do que a segunda subparte 112. Além disso, a pressão elevada dentro da câmara de pressão 103 levará a uma diminuição geral na quantidade de bolhas de gás no líquido conforme mais gás puder ser dissolvido no líquido em pressões mais elevadas, por exemplo, os elementos do gás, por exemplo, nitrogênio e oxigênio, tornam-se parte da solução de líquido enquanto as bolsas dos elementos ainda estão em um diminuição da fase gasosa. As bolhas menores do gás são, por assim dizer, transformadas em líquido quando submetidas a uma pressão elevada.

[0043] Assim, observa-se que a separação do líquido 110 em um sistema 100 de acordo com a invenção não tem como objetivo extrair o gás do líquido 110 (desgaseificação), mas sim conter uma parte principal do gás em uma primeira subparte 111 do líquido 100, de modo que a segunda subparte 112 seja essencialmente livre de gás. O volume de cada uma das subpartes 111,112 pode ser controlado por controle da pressão dentro da câmara de pressão 103.

[0044] Após a separação, a primeira subparte 111 e a segunda subparte 112 podem passar por diferentes procedimentos. Por exemplo, em certas modalidades, a segunda subparte 112 pode passar por equipamento de medição 120, ao passo que a primeira subparte 111 não seja medida devido ao seu alto teor de gás, que pode ser indesejado em tal equipamento de medição 120. Desse modo, o líquido 110 pode ser avaliado como se não houvesse gás, já que esse gás está contido na primeira subparte 111. Como as duas subpartes do líquido 111.112 estão igualmente limpas ou sujas, uma vez que a única diferença é a quantidade de bolhas presentes, uma medição apenas da segunda subparte 112 dará uma avaliação confiável da qualidade do estado geral do líquido no sistema 100.

[0045] As duas subpartes do líquido 111,112 podem passar por procedimentos adicionais enquanto divididas, por exemplo, se houver equipamento que é sensível a bolhas, mas que necessita do líquido, por exemplo, como um lubrificante ou para evitar a presença de gás. Também é possível que as primeira 111 e segunda subpartes do líquido 112 sejam combinadas após as medições serem realizadas na segunda subparte 112 antes de o líquido combinado ser usado em qualquer processamento adicional. Ainda em outros usos, a primeira subparte 111 pode ser descartada em conjunto se o equipamento a jusante do sistema 100 for sensível à presença de bolhas de gás.

[0046] Em certas situações, a presença de gás no reservatório de líquido 109 pode não ser importante, mas pode ser importante medir o estado/qualidade do líquido 110 sem a presença de gás. Tal situação pode ser encontrada em motores, em que o líquido 110 é óleo: a presença de gás no óleo não é necessariamente prejudicial ao funcionamento do motor, mas o gás pode ser confundido com partículas pelo equipamento de medição 120, o que pode de fato ser prejudicial, pois levaria a uma avaliação errônea do estado do líquido 110. Assim, é uma exigência ser capaz de separar o gás do óleo antes de tais procedimentos de medição.

O óleo fornecido pode ter passado por um filtro de partículas, e o sistema de separação 100 permite assim avaliar a qualidade do referido filtro medindo a quantidade de partículas - sem o risco de ter bolhas de gás a interferir com o equipamento de medição 120. Na modalidade ilustrada na Figura 1a a na Figura 1b, em que o equipamento de medição está também presente, a válvula 102’ na segunda saída é posicionada após o equipamento de medição assegurar que a pressão é mantida durante a medição e, desse modo, ar não pode ser introduzido antes de o equipamento de medição assegurar uma medição precisa.

Devido à provisão de válvulas 101’, 102’, o sistema 100 pode ser incorporado em um motor em funcionamento e, desse modo, permitir uma separação contínua e, assim, a avaliação do estado do óleo/líquido 110. Após o procedimento de medição, as duas subpartes 111, 112 podem ser misturadas na junção 121 antes de fluir para o reservatório de líquido 109 novamente.

Por este processo, nem todo o ar pode ser removido antes do equipamento de medição, mas pelo menos é assegurado que uma parte significativa do ar é removida, pelo que o ar não é medido pelo equipamento de medição, por exemplo, como partículas, ou pelo menos o impacto de ar é reduzido, visto que não haverá uma quantidade significativa de bolhas para atrapalhar significativamente a medição.

[0047] Em outras situações, pode ser desejável dispor da primeira subparte 111, de modo que apenas a segunda subparte 112 seja adicionalmente processada. Por exemplo, isso pode ser relevante em caldeiras de água, em que a presença de gás é indesejada, ou bebidas carbonatadas, em que a presença de gás antes da adição de dióxido de carbono é indesejada. Em tal situação, pode ser desejável reduzir o volume da primeira subparte 111 tanto quanto possível para evitar um grande desperdício de recursos. Devido à configuração do sistema 100 de acordo com a invenção, o volume das subpartes pode ser controlado por meio da pressão dentro da câmara de pressão 103 através das válvulas 101’, 102’, e a velocidade de bombeamento da bomba 105. Tendo reduzido o volume da primeira subparte 111 contendo uma parte principal do gás, é possível descartar a referida subparte sem uma grande quantidade de resíduo, enquanto ao mesmo tempo executa-se o processo continuamente, de modo que a segunda subparte essencialmente livre de gás 112 possa ser adicionalmente tratada, por exemplo, adição de dióxido de carbono a uma bebida ou circulação da água livre de gás em uma caldeira de água.

[0048] A Figura 2 ilustra um exemplo dos componentes do sistema, em que uma câmara de pressão 103 é ilustrada como um recipiente cilíndrico. Para fins ilustrativos, as paredes do recipiente são transparentes. O recipiente poderia ser, por exemplo, feito de metal, tal como aço ou qualquer outro material adequado para um recipiente de pressão. Na ilustração, o recipiente tem a forma de um cilindro, mas outros formatos poderiam também ser escolhidos. Basicamente, a câmara precisa ser capaz de obter uma pressão e ser conectada a duas saídas 101, 102 e pelo menos uma única entrada 104. Na ilustração, uma entrada de líquido 104 é posicionada na parte superior do recipiente e líquido pode ser bombeado para o recipiente por meio da entrada. Em outras modalidades, a entrada de líquido poderia ser posicionada em posições alternativas, por exemplo, ao lado do recipiente 103. Meios para bombear líquido para a câmara de pressão poderiam ser posicionados em conexão com a entrada de líquido real 104, mas também um pouco antes da entrada, tornando assim possível mover o líquido para a câmara de pressão. Em algumas modalidades, o sistema não compreenderá meios para bombear líquido para a câmara de pressão 103. Em tais modalidades, o fluxo de líquido através da entrada de líquido 104 será fornecido por meios externos, por exemplo, usando a gravidade, desde que uma pressão seja acumulada dentro da câmara de pressão

103.

[0049] As saídas de líquido 101 e 102 são ambas equipadas com válvulas 101’ e 102’, e essas válvulas podem ser controladas individualmente. As válvulas poderiam ser posicionadas em conexão com as saídas da câmara de pressão, as elas poderiam também ser posicionadas em uma posição diferente distante das saídas da câmara, desde que possam ser usadas para controlar a pressão dentro da câmara por um controle combinado do fluxo de entrada e de saída. Como pode ser visto na figura, devido às paredes serem transparentes para fins de ilustração, o líquido é ilustrado dentro do recipiente e o teor de ar/bolhas de ar são ilustrados como pontos pretos no líquido. Na ilustração, há uma pressão dentro da câmara de pressão 103 e, devido a essa pressão e às configurações da primeira e segunda válvulas 101’, 102’, o teor de ar sobe para a parte superior da câmara de pressão próximo à primeira saída 101. Desse modo, o teor de ar do líquido posicionado na parte inferior da câmara de pressão próximo à segunda saída 102 é reduzido.

[0050] Em uma modalidade específica, o fluxo da primeira saída de líquido na parte superior da câmara de pressão poderia ser 1/3 do fluxo total fora da câmara, e o fluxo da segunda saída na parte inferior da câmara de pressão seria, então, 2/3 do fluxo de saída total. Em outra modalidade, o fluxo da primeira saída de líquido na parte superior da câmara de pressão poderia ser 40% do fluxo total fora da câmara, e o fluxo da segunda saída na parte inferior da câmara de pressão seria, então, 60% do fluxo de saída total. Em outra modalidade, o fluxo da primeira saída de líquido na parte superior da câmara de pressão poderia ser 20-30% do fluxo total fora da câmara, e o fluxo da segunda saída na parte inferior da câmara de pressão seria, então, 70-80% do fluxo de saída total.

[0051] A Figura 3 ilustra os componentes como ilustrados na Figura 2 em conjunto com uma configuração de medição de acordo com uma modalidade específica da presente invenção. A primeira subparte de líquido 111 é conduzida para fora através da primeira saída 101 e por meio da primeira válvula 101’, ao passo que a segunda subparte de líquido com teor de ar reduzido é conduzida através da segunda saída 102 por meio da segunda válvula 102’. Na modalidade ilustrada, em que o equipamento de medição está também presente, a válvula 102’ na segunda saída é posicionada após o equipamento de medição para assegurar que a pressão seja mantida durante a medição e, desse modo, ar não possa ser introduzido antes do equipamento de medição, assegurando assim uma medição precisa. A segunda subparte de líquido 112 é, então, conduzida através do equipamento de medição, por exemplo, para medir o teor de partícula no líquido. Após a medição, a primeira e segunda subpartes de líquido são combinadas na junção 121 e conduzidas para serem usadas para sua finalidade. O fato de que o equipamento de medição mede líquido com teor de ar reduzido assegura que haja um risco reduzido de erros de medição devido ao teor de ar.

NÚMEROS DE REFERÊNCIA 100 Sistema para separar gás de um líquido 110 101 Primeira saída 101’ Primeira válvula 102 Segunda saída 102’ Segunda válvula 103 Câmara de pressão 104 Entrada 105 Bomba 109 Reservatório de líquido 110 Líquido 111 Primeira subparte de Líquido 110 112 Segunda subparte de Líquido 110 120 Equipamento de medição 121 Junção

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema (100) para separar gás de um líquido (110), o sistema (100) compreendendo uma câmara de pressão (103), a referida câmara de pressão (103) compreendendo uma entrada (104) através da qual líquido (110) é bombeado para dentro da referida câmara (103), e em que a referida câmara de pressão (103) ainda compreende uma primeira saída de líquido (101) conectada a uma parte superior da referida câmara de pressão (103) compreendendo um primeiro elemento de válvula (101’) e uma segunda saída de líquido (102) conectada a uma parte inferior da referida câmara de pressão (103) compreendendo um segundo elemento de válvula (102’), em que o referido primeiro (101’) e segundo elementos de válvula (102’) são válvulas passivas adaptadas para controlar a pressão dentro da referida câmara de pressão (103), através da qual, enquanto sob pressão, uma primeira (111) e uma segunda subparte (112) do líquido (110) dentro da referida câmara de pressão (103) fluem para fora da primeira (101) e segunda saídas de líquido (102), respectivamente, e em que uma parte principal do teor de gás está na primeira subparte (111) fluindo através da primeira saída de líquido (101).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro e segundo elementos de válvula são adaptados para permitir uma pressão dentro da referida câmara de pressão entre 1 e 50 bar.

3. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 a 2, em que o fluxo total das referidas primeira e segunda saídas de líquido é 100%, e em que o primeiro elemento de válvula permite a limitação de um fluxo de líquido através da referida primeira saída de líquido abaixo de 50%, preferencialmente abaixo de 40% e, mais preferencialmente, abaixo de 33%.

4. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 a 3, em que o elemento de válvula passiva posicionado na primeira saída superior é uma abertura de saída em escala reduzida, e o elemento de válvula passiva posicionado na segunda saída inferior é uma válvula à base de mola estática.

5. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 a 4, em que o sistema ainda compreende equipamento de medição para medir propriedades do líquido, e em que o referido equipamento de medição é posicionado na segunda saída de líquido.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, em que o referido segundo elemento de válvula é posicionado após o referido equipamento de medição.

7. Sistema, de acordo com as reivindicações 5 a 6, em que líquido da primeira saída de líquido e o líquido da segunda saída de líquido são combinados na junção (121) após terem passado no referido equipamento de medição.

8. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 a 7, em que o referido líquido é bombeado para a câmara na parte superior da referida câmara de pressão.

9. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 a 8, em que a referida câmara de pressão tem a forma de um cilindro alongado.

10. Sistema, de acordo com as reivindicações 1 a 9, em que um filtro é posicionado na referida entrada da referida câmara.

11. Método de separar gás de um líquido (110), o método compreendendo bombear o referido líquido para uma câmara de pressão (103), e em que a referida câmara de pressão (103) ainda compreende uma primeira saída de líquido (101) conectada a uma parte superior da referida câmara de pressão (103) compreendendo um primeiro elemento de válvula (101’) e uma segunda saída de líquido (102) conectada a uma parte inferior da referida câmara de pressão (103) compreendendo um segundo elemento de válvula (102’), em que o referido primeiro (101’) e segundo elementos de válvula (102’) são adaptados para controlar a pressão dentro da referida câmara de pressão (103), através da qual, enquanto sob pressão, uma primeira (111) e uma segunda subparte (112) do líquido (110) dentro da referida câmara de pressão (103) fluem para fora da primeira (101) e segunda saídas de líquido (102) respectivamente, e em que uma parte principal do teor de gás está na primeira subparte (111) fluindo através da primeira saída de líquido (101), através da qual gás foi separado do líquido fluindo através da referida segunda saída de líquido.

12. Método de medir teor de partícula em um líquido, em que a medição é realizada em líquido obtido da segunda saída de líquido, de acordo com o método da reivindicação 11.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que líquido da referida segunda saída de líquido após a medição é combinado com o líquido da referida primeira saída de líquido para uso posterior.

14. Método, de acordo com as reivindicações 12 a 13, em que o líquido é óleo.