BRPI0606856B1 - dispositivo de secagem de gás - Google Patents

Abstract

dispositivo de secagem de gás. dispositivo de secagem de gás, consistindo em um secador dessecante (2) que faz uso de um tanque de pressão (4) com uma zona de secagem (5) e uma zona de regeneração (6), com um meio de adsorçáo e/ou absorção (7) que é alternadamente guiado através da zona de secagem (5) e zona de regeneração (6); um circuito primário (8) no qual o secador dessecante acima mencionado (2) é incluído, que torna possível guiar o gás a ser seco através da zona de secagem (5) do secador dessecante (2); um circuito secundário (9) que torna possível que uma parte do gás a ser seco, seja guiada através da zona de regeneração (6) do secador dessecante (2) e absorva umidade nesse lugar, caracterizado pelo fato de que o dispositivo também contém um secador de resfriamento (1) que é inserido a montante do secador dessecante acima mencionado (2) no circuito primário (8).

Description

DISPOSITIVO DE SECAGEM DE GÁS A presente invenção refere-se a um dispositivo para secar gás, em particular, para secar um gãs comprimido.

Em particular, a invenção refere-se a um dispositivo para secar um gás, cujo dispositivo contém o que é denominado como um secador dessecante que faz uso de um tanque de pressão com uma zona de secagem e uma zona de regeneração, cujo tanque é equipado com um meio de adsorção e/ou absorção o qual é alternadamente guiado através da zona de secagem e zona de regeneração.

Um problema conhecido com tais dispositivos é que sob condições ambientais extremas que ocorrem, por exemplo, nos trópicos, o gãs não é sempre suficientemente seco para todas as aplicações exigidas.

Em uma temperatura elevada e umidade elevada, a capacidade de regeneração desse secador dessecante é realmente excedida.

Além dos secadores dessecantes, são também conhecidos secadores de resfriamento, porém a secagem fria sob circunstâncias trópicas não é eficiente também e resulta em um consumo de energia indesejavelmente elevado.

Para tornar tal secador dessecante útil também sob condições tropicais, a invenção provê um dispositivo de secagem de gãs, consistindo em um secador dessecante do tipo que faz uso de um tanque de pressão com uma zona de secagem e uma zona de regeneração, com um meio de adsorção e/ou absorção que é alternadamente guiado através da zona de secagem e zona de regeneração; um circuito primário no qual o secador dessecante acima mencionado é incluído, que torna possível guiar o gãs a ser seco através da zona de secagem do secador dessecante, um circuito secundário que torna possível para uma parte do gãs a ser seco ser guiada através da zona de regeneração do secador dessecante e absorver umidade nesse lugar, pelo que o dispositivo também contém um secador de resfriado que é inserido a montante do secador dessecante acima mencionado no circuito primário e que compreende um permutador térmico cuja parte primária é o evaporador de um circuito de resfriamento que também contém um compressor, um condensador e uma válvula de estrangulamento entre a saída do condensador e a entrada do evaporador, e pelo que o secador de resfriamento compreende ainda um separador de água.

Uma vantagem desse dispositivo, de acordo com a invenção, é que o gãs a ser seco pode ser fortemente resfriado e parcialmente seco antes de ser guiado através do secador dessecante, como resultado de que o secador dessecante é aliviado e pode funcionar eficientemente sem ser saturado sob condições extremamente úmidas. 0 dispositivo, de acordo com a invenção pode fornecer gãs seco a qualquer momento, cujo gãs atende as exigências mais elevadas, e com um consumo aceitável de energia.

Para explicar, de forma melhor, as características da invenção, a seguinte modalidade preferida de um dispositivo de secagem de gás, de acordo com a invenção, é dado somente como exemplo sem ser limitado de modo algum, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: A figura 1 representa, esquematicamente um dispositivo de secagem de gás, de acordo com a invenção;

As figuras 2 e 3 representam, individualmente, um gráfico ilustrando o trabalho do dispositivo de acordo com a invenção. O dispositivo de secagem de gás, como representado na figura 1, compreende principalmente um secador de resfriamento 1, um secador dessecante 2, e nessa modalidade também uma parte compressora 3. O secador dessecante 2 é do tipo que faz uso de um tanque de pressão 4 com uma zona de secagem 5 e uma zona de regeneração 6 comum meio de adsorção e/ou absorção 7 o qual é alternadamente guiado através da zona de secagem 5 e zona de regeneração 6.

Além disso, o dispositivo compreende um circuito primário 8 contendo um tubo com partes 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G, 8H, 81, 8J e 8K, no qual o secador de resfriamento 1, acima mencionado, o secador dessecante 2, acima mencionado, e a parte compressora 3, acima mencionada, são inseridos, e que torna possível que o gás a ser seco, seja primeiramente comprimido, para ser então pelo menos parcialmente seco no secador de resfriamento 1, e ser subseqüentemente guiado através da zona de secagem 5 do secador dessecante 2 para ser adicionalmente seco. 0 dispositivo também compreende um circuito secundário 9 que, como uma bifurcação 10 na parte compressora 2, torna possível que uma parte do gás a ser seca, seja guiada através da zona de regeneração 6 do secador dessecante 2 e absorva umidade a partir do meio de adsorção e absorção 7 nesse lugar. 0 secador dessecante 2 tem um rotor 11 que consiste principalmente em um elemento de secagem cilíndrico, o qual ê formado do meio de adsorção e absorção 7, acima mencionado. O rotor 11 é acionado em uma velocidade rotacional baixa, por exemplo, de sete giros por hora por intermédio de um motor 12, possivelmente equipado com uma transmissão. 0 secador dessecante 2 tem um espaço molhado 13 e um espaço seco 14 os quais são adjacentes à entrada e à saída, respectivamente, da zona de secagem 5.

Um setor do rotor 11 é protegido próximo a suas extremidades axiais, por exemplo, por intermédio de telas 15 e 16, de tal modo que no secador dessecante 2, próxima ao espaço molhado 13 e espaço seco 14, é formada uma zona de regeneração 6. A parte restante do rotor 11 forma, então, a zona de secagem 5. No espaço que é delimitado pela tela 16 é fornecido um resfriador 17, por exemplo, um resfriador de ar ou um resfriado de líquido, e um tubo de drenagem 18 para umidade.

No secador dessecante 2, em particular centralmente dentro do rotor 11, é fornecido um dispositivo de mistura 19, por exemplo, do tipo como descrito na patente belga no. 1.005.764, formado principalmente de um tubo de jato 20, um tubo de mistura 21 e uma abertura de sucção 22.

Na entrada da zona de secagem 5 é fornecido um separador de líquido 23 nessa modalidade. Na parte inferior, o tanque 4 também é dotado de um tubo de drenagem 18 para umidade.

Na zona seca 14, o tanque de pressão 4 é dotado de uma conexão ao circuito primário 8 que leva adicionalmente à jusante para o dreno 25 do dispositivo através de uma válvula 24. À montante do secador dessecante 2 é fornecida, em primeiro lugar, uma válvula 26, em particular no circuito primário 8, e adicionalmente à montante é fornecido o secador de resfriamento 1, acima mencionado, de acordo com a invenção.

Além disso, a parte 8H do circuito primário 8 entre o secador de resfriamento 1 e a válvula 26 é diretamente conectada ao dreno 25, porém através de uma válvula 27.

Como sabido, o secador de resfriamento 1 consiste principalmente em um permutador de calor 28 cuja parte primária forma o evaporador 29 de um circuito de resfriamento 30 que é cheio de refrigerante, por exemplo Freon 404a, cuja direção de fluxo é representada pela seta C.

No circuito de resfriamento 30, à jusante do permutador de calor 28, são sucessivamente fornecidos um separador de líquido 31, um compressor 32, uma válvula de retenção 33, um condensador 34 com uma ventoinha 35, um secador/filtro de refrigerante 36 e uma válvula de estrangulamento termostática, ajustável, 37.

Essa válvula de estrangulamento termostática ajustável 37 também é conectada a um ponto de conexão no circuito de resfriamento 30, a jusante em relação ao evaporador 29. À jusante do separador de líquido 31 é medido um sinal de temperatura o qual é utilizado como um sinal de controle. À montante do secador/filtro 36 pode ser fornecido um comutadcr de fechamento/pressão 38,- o qual é conectado a uma unidade de controle 39, Próximo ao comutador de fechamento/pressão 38, acima mencionado, é fornecido um ponto de medição de temperatura 40 na modalidade dada, que também é conectado à unidade de controle 39. 0 circuito de resfriamento 30 é conectado a montante do condensador 34, entretanto através de uma válvula de fechamento 41 e uma válvula de desvio 42, à parte do circuito de resfriamento 3 0 a montante do separador de líquido 31, acima mencionado, ou em outras palavras, o circuito evaporador. A válvula de fechamento 41 é eletricamente conectada à unidade de controle 39. Além disso, a unidade de controle 39 é conectada a um ponto de medição 4 3 que registra a temperatura do gás a ser seco entre o pré-resfriador 53 e o permutador de calor 28.

Através da parte secundária do permutador de calor 28 flui o gás a ser seco na direção de fluxo como representado pela seta G. À jusante do permutador de calor 28 é fornecido um ponto de medição 44 que mede a temperatura do gás a ser seco, e adicionalmente a jusante é fornecido um separador de água 4 5 com uma descarga de água eletrônica 46, os quais são ambos eletricamente conectados à unidade de controle 39.

Finalmente, a unidade de controle 39 também é conectada à ventoinha 35 do condensador 34, nesse caso resfriado a ar, por um lado, e ao compressor 32, por outro lado. À montante da parte secundária do permutador de calor 46, no circuito primário 8, é fornecida a parte compressora 3, acima mencionada, que consiste em um filtro 41 com uma admissão 42, seguido por uma válvula de entrada ajustável 49, um compressor de estágio duplo consistindo em um primeiro elemento de compressor 50, um resfriador intermediário 51 e um segundo elemento compressor 52.

Adicionalmente a jusante do compressor de estágio duplo, o circuito primário 8 continua com a parte de tubo 8C, que muda na parte de tubo 8D após a bifurcação 10 que carrega o gás a ser seco até um pré-resfriador 53.

Nessa modalidade, o resfriador intermediário 51 e o pré-resfriador 53 foram, além disso, integrados, e ambos são dotados de uma ventoinha comum 54.

Entre a bifurcação 10 e o tanque de pressão 4 é fornecida uma válvula de retenção 55. O trabalho do dispositivo de secagem de gás, como descrito acima, é simples e como a seguir. 0 gás a ser seco, por exemplo, ar, é aspirado através da admissão 48 e guiado através do filtro 47. 0 primeiro elemento compressor 50 aumenta a pressão de gás, após o que o gás é resfriado no resfriador intermediário 51, e após o que a pressão de gás é adicionalmente aumentada no elemento compressor 52 .

Na bifurcação 10, uma fração do gás a ser seco é conduzida para longe até o circuito secundário 9, ao passo que a parte principal do gás a ser seco é guiada adicionalmente no circuito primário 8 através do pré-resf riador 53.

Adicionalmente à jusante do circuito primário 8, o gãs a ser seco é resfriado no permutador de calor 28 do secador de resfriamento 1 para, per exemplo nc caso de ar, uma temperatura de cerca de 3 0°C abaixo da temperatura de partida do pré-resfriador 53. Parte da umidade é separada a partir do ar no separador de água 4 5 com a descarga eletrônica de água 46. A seguir, o gãs a ser seco é carregado adicionalmente â jusante do circuito primário 8, até as válvulas 26 e 27 que dão acesso ao secador dessecante 2, ao dreno 25 respectivamente.

No caso de uma válvula fechada 27 e uma válvula aberta 26, o gás a ser seco é guiado para dentro do secador dessecante 2, onde o gãs a ser seco é guiado para baixo através do tubo de mistura 21 do dispositivo de mistura 19.

No separador de líquido 23, uma primeira fração da umidade é separada do gãs a ser seco, e essa umidade é descarregada através do tubo de drenagem 18. O fluxo de gás a ser seco é carregado adicionalmente para cima através da zona de secagem 5 do rotor 11. 0 meio de adsorção e/ou absorção 7 não é saturado, uma vez que o rotor 11 é continuamente girado, ou pelo menos em pontos regulares em tempo, de modo que um setor do rotor 11 é cada vez colocado na zona de regeneração 6. Como resultado, o gás a ser seco é adicionalmente seco uma vez que há um depósito de umidade na zona de secagem 5 do rotor 11. O gãs a ser seco é então seco no máximo e é guiado adicionalmente, através da zona seca 14 no tanque de pressão 4 e através da continuação do circuito primário 8 e válvula 24, até o dreno 25 do dispositivo. A fração do gás a ser seca que é guiada através do circuito secundário 9 na bifurcação TO é guiada através da válvula de retenção 47 na zona de regeneração 6 do rotor 11, onde o gás absorve umidade que foi primeiramente absorvida pelo meio de adsorção e/ou absorção 7, em particular quando esse setor do rotor 11 estava situado na zona de secagem 5.

Essa fração de gás úmido é parcialmente seca visto que é primeiramente resfriada no resfriador 17 onde a umidade condensada é descarregada através do tubo de drenagem 18. A seguir, essa fração de gãs é carregada para cima até a abertura de sucção 22 e aspirada para dentro do dispositivo de mistura 19 aonde essa fração de gás vindo do circuito secundário é misturada com a fração do gás a ser seco a partir do circuito primário 8. É evidente que o circuito secundário 9 não deve ser necessariamente separado do circuito primário 8, porém que pode consistir também em um fluxo de gás independente que é utilizado cada vez para secar o meio de adsorção e/ou absorção, umedecido, 7.

Naturalmente, muitos parâmetros no dispositivo são ajustáveis, como, por exemplo, a velocidade de giro do motor 12 e a capacidade de resfriamento do resfriador 17 e do secador de resfriamento 1, e instrumentos de medição e circuitos de controle podem ser fornecidas para otimização.

Além disso, a temperatura de entrada do gás a ser seco no tubo de jato 2 0 ou a montante do mesmo, na parte 81 do circuito primário, pode ser ajustada. É evidente que o secador de resfriamento 1 com a unidade de controle 39, acima mencionado, oferece muitas possibilidades para o controle da temperatura de entrada mencionada por último e do dispositivo de acordo com a invenção em geral.

Desse modo, a velocidade rotacional do secador de resfriamento 1 pode ser ajustada, como resultado do que gás ou ar com o ponto de orvalho exigido pode ser obtido em um modo econômico em termos de energia, mesmo sob condições tropicais.

Realmente, pela ligação do secador de resfriamento com velocidade controlada 1, o campo de atividade é consideravelmente expandido para temperaturas ambiente mais elevadas.

Preferivelmente, o secador de resfriamento 1 somente é ligado como em uma temperatura ambiente pelo que o secador dessecante 2 não mais pode secar o ar a ser seco até o ponto de orvalho pretendido, por exemplo, de uma temperatura ambiente de 35°C. 0 secador de resfriamento 1 não deve funcionar imediatamente em capacidade total, porém pode ser excitado em um modo constante em vista da obtenção de ar seco com um ponto de orvalho pretendido, com um consumo mínimo de energia.

Parcialmente graças às medições de temperatura 43 e 44, o dispositivo,de acordo com a invenção, pode produzir ar ou gás seco com um ponto de orvalho máximo pretendido em uma faixa mais ampla de temperaturas ambiente e em um modo econômico em termos de energia. 0 secador de resfriamento com velocidade controlada 1 resfria, pelo presente, o ar a ser seco com uma intensidade apropriada.

As figuras 2 e 3 ilustrarão algumas coisas, pelo que a figura 2 representa o ponto de orvalho DP realizado com o dispositivo como uma função da temperatura ambiente OT. A curva A representa o curso do ponto de orvalho como uma função da temperatura ambiente para um dispositivo, como discutido acima, porém sem ativar o secador de resfriamento 1. A curva B representa o curso do ponto de orvalho como uma função da temperatura ambiente para um dispositivo como discutido acima, pelo que o secador de resfriamento 1 é totalmente excitado. É evidente que o ponto de orvalho pretendido C pode ser obtido em uma certa temperatura ambiente, como 35°C na curva dada, pelo controle do secador de resfriamento 1 com a excitação apropriada. A figura 3 ilustra como a temperatura T44 no ponto de medição 44 muda como uma função da temperatura T33 no ponto de medição 43 quando o secador de resfriamento 1 é controlado como descrito acima.

Em geral, a temperatura no ponto de medição 43 muda em proporção à temperatura ambiente, e estará situada cerca de 8°C acima da temperatura ambiente em particular.

Realmente, a temperatura no ponto de medição 44 corresponde, praticamente, à temperatura no ponto de medição 43, desde que o secador de resfriamento 1 não seja excitado, ou no exemplo dado até uma temperatura ambiente de 35°C. À medida que o secador de resfriamento 1 é excitado um pouco mais, a temperatura no ponto de medição 44 diminui. A presente invenção não é, de modo algum., limitada à modalidade fornecida como exemplo e representada nos desenhos em anexo; ao contrário, tal dispositivo de secagem de gás pode ser feito de acordo com várias variantes enquanto ainda permanece compreendida no escopo da invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Dispositivo de secagem de gás., consistindo em um secador dessecante (2) que utiliza um tanque de pressão (4} com uma zona de secagem (5) e uma zona de regeneração (6) , com um meio de adsorção e/ou absorção (7) que é alternadamente guiado através da zona de secagem (5) e zona de regeneração (6) ; um circuito primário no qual o secador dessecante acima mencionado (2) é incluído, que torna possível guiar o gás a ser seco através da zona de secagem (5) do secador dessecante (2); um circuito secundário (9) que torna possível que uma parte do gás a ser seco, seja guiada através da zona de regeneração {6} do secador dessecante (2) e absorva umidade nesse lugar, caracterizado pelo fato de que o dispositivo também contém um secador de resfriamento (1) que é inserido a montante do secador dessecante acima mencionado (2) no circuito primário (8) e que compreende um permutador de calor (2 8) , cuja parte primária é o evaporador de um circuito de resfriamento (30) que também contém um compressor (32), um condensador (34) e uma válvula de estrangulamento (37) entre a saída do condensador (34) e a entrada do evaporador, e pelo que o secador de resfriamento compreende ainda um separador de água (45).

2. Dispositivo de secagem de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de resfriamento (30) compreende um compressor (32) com controle de velocidade variável.

3. Dispositivo de secagem de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o secador dessecante (2) compreende um resfriador (17) que provê pelo menos o resfriamento do gás a partir do circuito secundário (9), pelo que líquido é separado.

4. Dispositivo de secagem de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o secador dessecante (2) compreende um dispositivo de mistura (19) para misturar novamente o gãs a partir do circuito secundário (9) com o gás a partir do circuito primário (8) .

5. Dispositivo de secagem de gás, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato e que o dispositivo de mistura (19) é integrado no secador dessecante (2).

6. Dispositivo de secagem de gás, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montante do secador de resfriamento (1) são fornecidos um permutador de calor (46) e um pré-resfríador (53) no circuito primário (8) .

7. Dispositivo de secagem de gás, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o circuito secundário (9) ê conectado ao circuito primário (8) em uma bifurcação (10) a montante do secador de resfriamento (1).

8. Dispositivo de secagem de gãs, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a montante da bifurcação acima mencionada (10) é fornecido um elemento compressor com um ou mais estágios e possivelmente um ou vários resfriadores intermediários (51).