BRPI0709197A2

BRPI0709197A2 - otimização do espaço morto no caso de compressores sem êmbolos

Info

Publication number: BRPI0709197A2
Application number: BRPI0709197-4A
Authority: BR
Inventors: Robert Adler; Georg Siebert; Helmut Mayer
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2011-06-28
Also published as: CN101410631A; US20120269654A1; DE102006014314A1; WO2007112817A1; EP1999382A1

Abstract

OTIMIZAçãO DO ESPAçO MORTO NO CASO DE COMPRESSORES SEM êMBOLOS. A presente invenção refere-se a descrição de um processo para a operação de um compressor sem êmbolo, o qual serve para a compressão de um meio gaseiforme, especialmente de um meio criogênico, e dentro do cilindro deste uma coluna de líquido é movimentada para cima e para baixo. De acordo com a invenção, durante a fase de compressão é admitido um excesso de fornecimento de uma parte do líquido (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "OTIMIZAÇÃODO ESPAÇO MORTO NO CASO DE COMPRESSORES SEM ÊMBOLOS".

A presente invenção refere-se a um processo para a operaçãode um compressor sem êmbolo, o qual serve para a compressão de ummeio gaseiforme, especialmente de um meio criogênico, e dentro do cilindrodeste uma coluna de líquido é movimentada para cima e para baixo.

Sob o termo "compressor sem êmbolo" se entende um compres-sor ou um dispositivo para a compressão, respectivamente, de um meio ga-seiforme, como este está publicado, por exemplo, no requerimento de paten-te PCT, PCT/EP2005/0Q8370. Dispositivos deste gênero são denominadoscomo "compressores sem êmbolos", uma vez que no caso destes, no lugarde um êmbolo sólido, é movimentada para cima e para baixo uma coluna delíquido. Faz pouco tempo que para compressores deste gênero como líqui-dos se utilizam também líquidos iônicos. Estes dispõem de um grande nú-mero de vantagens, como estas também são publicadas no requerimento depatente PCT acima mencionado. Com a citação do requerimento PCT,PCT/EP2005/008370, seja integrado seu conteúdo da publicação em suatotalidade no conteúdo da publicação do presente requerimento de patente.Compressores sem êmbolos servem especialmente para a compressão dehidrogênio, oxigênio, hélio, nitrogênio, argônio, etc.

No caso de compressores convencionais, por conseguinte com-pressores nos quais se utiliza um êmbolo tradicional, existiu até agora o pro-blema que o êmbolo conseguiu aproximar-se só até um certo ponto ao pontomorto superior teoricamente tão alto quanto possível. Como conseqüência,permanece na região do cabeçote um chamado espaço morto. O meio com-primido que existe neste espaço morto se descomprime durante o curso deadmissão para a pressão de admissão. Isso leva ao fato que a potência defluxo do compressor sofre uma redução. Além disso, na ocasião da fase decompressão subseqüente, este gás tem que ser outra vez comprimido. Porsua vez, isso tem como conseqüência o aumento da energia de compressãoespecífica.

No entanto, a manutenção de um volume de espaço morto é for-çosamente necessária, uma vez que tem que ser evitado que o êmbolo quese movimenta para cima toque no cabeçote. Esta exigência tem que sercumprida também no caso em que aconteça uma modificação térmica es-sencial do sistema êmbolo/cilindro.

Para os chamados compressores sem êmbolos valem em prin-cípio considerações semelhantes. Na figura 1, está representada em umarepresentação de corte esquematizada a região superior de um cilindro 1',de um compressor sem êmbolo. Neste caso, no cilindro 1', é movimentadapara cima e para baixo uma coluna de líquido 2'. Uma vez que a coluna delíquido 2' tem alcançadaNseu ponto morto superior, então permanece um es-paço morto 3'. Além disso, são representadas de maneira esquematizadauma tubulação de alimentação 4', assim como uma tubulação de remoção 5',que serve para a alimentação e remoção para dentro do cilindro 1' do meiogaseiforme a ser comprimido.

No caso de compressores sem êmbolos, a alteração térmica domeio do êmbolo não tem nenhuma importância, uma vez que está conhecidoo respectivo nível real da coluna de líquido 2'. Isso tem como conseqüênciaque o espaço morto 3', comparado com um compressor tradicional, se tornamenor. No entanto, com o intuito de impedir um excesso de fornecimento domeio do líquido e do êmbolo, respectivamente, para dentro da tubulação deremoção 5', continua ser necessária a observação de um espaço morto defi-nido. Por conseguinte, as desvantagens descritas com vista em compresso-res tradicionais continuam existindo, ainda que em proporções menores.

Como mostrado na figura do requerimento de patente PCT aci-ma mencionado, PCT/EP2005/008370, à tubulação de remoção do com-pressor sem êmbolo está alocada uma unidade de separação, na qual épossível uma separação do líquido de operação, o qual é arrastado indese-jadamente através do meio comprimido. No entanto, unidades de separaçãodeste gênero servem até agora somente para separar o líquido indesejavel-mente arrastado do fluxo de meio comprimido. Por conseguinte, estas uni-dades são projetadas para quantidades de separação comparavelmente pe-quenas.É tarefa da presente invenção indicar um processo de acordocom o gênero para a operação de um compressor sem êmbolo, qual proces-so evite as desvantagens acima mencionadas, aumente especialmente apotência de fluxo de um compressor sem êmbolo, e minimize a energia decompressão específica.

Para a solução desta tarefa propõe-se um processo de acordocom o gênero para a operação de um compressor sem êmbolo, qual proces-so está caracterizado pelo fato de que durante a fase de compressão é ad-mitido um excesso de fornecimento de uma parte do líquido.

Outros aperfeiçoamentos vantajosos do processo de acordo coma invenção para a operação de um compressor sem êmbolo são caracteri-zados pelo fato de que

- o excesso de fornecimento do líquido é separado do meiocomprimido, e

- o excesso de fornecimento do líquido separado do meio com-primido é levado de volta para dentro do cilindro ou dos cilindros do com-pressor.

Uma separação do excesso de fornecimento do líquido do meiocomprimido é especialmente conveniente ou necessária quando o excessode fornecimento do líquido em um processo subseqüente, para o qual é le-vado o meio comprimido, representa uma impureza indesejável. No caso dautilização de líquidos iônicos como meio de operação, uma separação e re-ciclagem do excesso de fornecimento do líquido também são convenientespor razões de custos. Além disso, talvez possa ser aceita a "perda" da quan-tidade do excesso de fornecimento do líquido, especialmente no caso, emque é necessária ou desejável uma substituição da quantidade do excessode fornecimento do líquido por líquido de operação novo.

O processo de acordo com a invenção para a operação de umcompressor sem êmbolo, assim como outros aperfeiçoamentos deste querepresentam objetos das reivindicações de patente dependentes, em segui-da é explicado mais detalhadamente através do exemplo de execução re-presentado na figura 2.Do mesmo modo como na figura 1, também a figura 2 mostrauma representação de corte esquematizada da região superior de um cilin-dro 1 de um compressor sem êmbolo. Na tubulação de remoção 5, agoraestá prevista uma unidade de separação 6, na qual do fluxo do meio com-primido, que é puxado para fora do cilindro 1 através da tubulação 5, é sepa-rado o excesso de fornecimento do líquido, representado na figura 1 na tubu-lação de remoção 5 de maneira tracejada com linhas inclinadas. O fluxo domeio comprimido, liberado deste excesso de fornecimento do líquido, emseguida é removido através da tubulação 8, enquanto o excesso de forneci-mento do líquido, separado na unidade de separação 6, é removido atravésda tubulação 7.

Em comparação com unidades de separação tradicionais, a uni-dade de separação 6 está projetada para uma impureza de fase maior, umavez que adicionalmente à introdução involuntária do meio de operação (iôni-co) no fluxo do meio comprimido tem que ser separado o excesso de forne-cimento voluntário. A unidade de separação pode separar a mistura de fasede meio/meio de operação (iônico) sob o auxílio da gravidade, da força deCoriolis, um campo elétrico ou uma combinação destas forças de separação.

De acordo com a invenção é admitido ou forçado, respectiva-mente, em total renuncia ao ensinamento do estado da técnica conhecido,durante a fase de compressão voluntariamente um excesso de fornecimentode uma parte do líquido 2, para dentro da tubulação de remoção 5. Nestecaso, por meio do controle da coluna de líquido 2, pode ter um excesso defornecimento de uma quantidade de líquido definida para dentro da tubula-ção de remoção 5. Mediante o modo de processo de acordo com a inven-ção, se consegue que dentro do cilindro 1 não permaneça mais nenhum vo-lume de espaço morto, pelo qual podem ser realizadas as vantagens dese-jadas acima mencionadas.

São imagináveis casos de utilização, nos quais pode ser renun-ciado a uma separação do excesso de fornecimento do líquido 2 do fluxo domeio comprimido. No entanto, em regra se prevê uma unidade de separação6, com o intuito de poder realizar a separação acima mencionada. Caso nãoseja necessária a separação 6, no entanto, tem que ser garantido que o ex-cesso de fornecimento do líquido 2 é substituído no cilindro 1.

Em aperfeiçoamento do processo de acordo com a invençãopara a operação de um compressor sem êmbolo, se propõe que o excessode fornecimento do líquido 7 separado do meio comprimido seja reconduzidopara o cilindro ou os cilindros 1 do compressor.

Este aperfeiçoamento do processo de acordo com a invenção éútil especialmente quando no caso do líquido se trata, por exemplo, de umlíquido iônico comparavelmente caro.

O processo de acordo com a invenção para a operação de umcompressor sem êmbolo apresenta, em comparação com o processo quefaz parte do estado da técnica, uma potência de fluxo mais alta e, além dis-so, necessita uma energia de compressão específica menor.

Claims

1. Processo para a operação de um compressor sem êmbolo, oqual serve para a compressão de um meio gaseiforme, especialmente de ummeio criogênico, e dentro do cilindro deste uma coluna de líquido é movi-mentada para cima e para baixo, caracterizado pelo fato de que durante afase de compressão ser admitido um excesso de fornecimento de uma partedo líquido (2).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o excesso de fornecimento do líquido (5), ser separado do meiocomprimido (6).

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o excesso de fornecimento do líquido (7), separado do meiocomprimido, ser reconduzido para o cilindro ou os cilindros (1), do compressor.