BRPI0718513B1 - conjunto de manuseio de fluido para uma máquina para fluidos - Google Patents

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BRPI0718513B1
BRPI0718513B1 BRPI0718513A BRPI0718513A BRPI0718513B1 BR PI0718513 B1 BRPI0718513 B1 BR PI0718513B1 BR PI0718513 A BRPI0718513 A BR PI0718513A BR PI0718513 A BRPI0718513 A BR PI0718513A BR PI0718513 B1 BRPI0718513 B1 BR PI0718513B1
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fluid
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radially
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C Maier William
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Dresser Rand Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
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Description

(54) Título: CONJUNTO DE MANUSEIO DE FLUIDO PARA UMA MÁQUINA PARA FLUIDOS (51) lnt.CI.: B01D 35/00 (30) Prioridade Unionista: 21/09/2006 US 60/846,300 (73) Titular(es): DRESSER-RAND COMPANY (72) Inventor(es): WILLIAM C. MAIER (85) Data do Início da Fase Nacional: 23/03/2009
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CONJUNTO DE MANUSEIO DE FLUIDO PARA UMA MÁQUINA PARA FLUIDOS.
[001] A presente invenção refere-se a máquinas para fluidos, e, mais particularmente, a um dispositivo de separador e propulsor combinados.
[002] Compressores centrífugos são conhecidos e tipicamente incluem um ou mais propulsores montados em um eixo acionado e configurados para pressurizar gás aspirado para uma entrada central e descarregar o fluido radialmente para fora através de uma ou mais saídas localizadas em um perímetro circunferencial externo dos mesmos. A fim de funcionar adequadamente, apenas gás deve ser guiado para a entrada de compressor, de modo que quaisquer líquidos devem ser removidos de uma corrente de fluido, antes da entrada no compressor. Como tais, os compressores frequentemente são usados em conjunto com um dispositivo separador, para remover líquidos da corrente de fluido, antes da entrada na entrada do compressor.
[003] Um tipo de separador é um separador rotativo, que usa força centrífuga para separar líquidos mais pesados dos gases na corrente de fluido e, em geral, inclui um tambor rotativo com uma câmara de corrente interna. Esses separadores utilizam, tipicamente, palhetas de turbilhonamento para aumentar ou induzir o movimento circunferencial da corrente de fluido, antes da entrada na câmara interna do tambor, de modo a aumentar a probabilidade de o líquido entrar em contato com a superfície interna do tambor. Porém, para aumentar a eficiência das operações do compressor, esses separadores rotativos da técnica anterior são tipicamente usados em combinação com um dispositivo de desturbilhonar, que aumenta a pressão da corrente gasosa e alinha ou redireciona a corrente para uma direção mais axial. Isto é, a corrente que sai do tambor separador geralmente corre através de
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2/16 uma pluralidade de palhetas de desturbilhonar estáticas e, depois, na entrada do propulsor. Embora esse modo de operar um compressor tenha sido relativamente eficiente, acredita-se que os processos de turbilhonar e depois desturbilhonar a corrente de fluido causam perdas de energia não-recuperadas em uma corrente gasosa que passa através do compressor.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [004] Em um aspecto, a presente invenção é um conjunto para manuseio de fluido para uma máquina para fluido, sendo que a máquina inclui uma carcaça e um eixo disposto dentro da carcaça, de modo a ser rotativo em torno de um eixo central. O conjunto de manuseio de fluido compreende um propulsor montado no eixo e com uma entrada e um separador rotativo montado no eixo. O separador tem extremidades de entrada e saída distanciadas axialmente e uma câmara de separação interna. O separador está ligado com o propulsor, de modo que o fluido dentro da câmara de separação corra da saída de separador diretamente para a entrada do propulsor.
[005] Em outro aspecto, a presente invenção é um compressor, que compreende uma carcaça, um eixo disposto dentro da carcaça e rotativo em torno de um eixo central, um propulsor montado no eixo e com uma entrada central e um separador rotativo montado no eixo. O separador tem extremidades de entrada e saída distanciadas e uma câmara de separação interna. O separador está ligado com o propulsor, de modo que o fluido dentro da camada de separação corra através da extremidade de saída do separado diretamente para a entrada do propulsor.
[006] Em um outro aspecto, a presente invenção é um conjunto de manuseio de fluido para uma máquina para fluido, que inclui uma carcaça e um eixo disposto dentro da carcaça de modo a ser rotativo em torno de um eixo central. O conjunto de manuseio de fluido comPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 7/33
3/16 preende um propulsor montado no eixo e com uma entrada e uma saída, sendo que o propulsor está configurado para comprimir o fluido que corre para dentro da entrada e descarregar o fluido comprimido através da saída. Um separador rotativo está montado no eixo e tem extremidades de entrada e saída distanciadas e uma câmara de separação interna, que se estende, em geral entre as extremidades de entrada e saída. O separador está ligado com o propulsor, de modo que o separador e o propulsor girem como unidade única em torno do eixo axial e a câmara de separação está em ligação de fluido com a entrada de propulsor. Além disso, o separador está configurado para remover pelo menos uma parte do líquido que passa através da camada de separação da extremidade de entrada e para descarregar o fluido através da extremidade de saída e diretamente para dentro da entrada do propulsor.
BREVE DESCRIÇÃO DE DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS [007] O sumário acima, bem como a descrição detalhada das modalidades da presente invenção, são melhor entendidos quando lidos em conjunto com os desenhos anexos. Para fins de ilustrar a invenção, são mostradas nos desenhos, que são diagramáticos, modalidades que atualmente são preferidas. Mas, deve ser entendido que a presente invenção não está limitada às disposições e instrumentos exatos mostrados. Nos desenhos:
[008] a figura 1 é uma vista em perspectiva, em parte, de uma combinação de dispositivos de separador e compressor, com um conjunto de manuseio de fluido de acordo com a presente invenção;
[009] a figura 2 é uma vista em corte transversal axial, em parte, ampliada, do conjunto de manuseio de fluido; e [0010] a figura 3 é uma vista em corte transversal axial, em parte, mais ampliada, do conjunto de manuseio de fluido.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
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4/16 [0011] Determinadas terminologias são usadas na descrição abaixo, apenas por razões de conveniência e não são restritivas. As palavras direito, esquerdo, inferior, superior, em baixo, para baixo designam direções nos desenhos aos quais é feita referência. As palavras interno, para dentro, e externo, para fora, referem-se a direções em direção a e afastadas de, em cada caso, uma linha central designada ou um centro geométrico de um elemento que está sendo descrito, sendo que o significado específico é facilmente aparente do contexto da descrição. Além disso, tal como usada no presente relatório, a palavra ligada pretende incluir ligações diretas entre dois elementos, sem outros elementos interpostos entre os mesmos, e ligações indiretas entre elementos, nas quais um ou mais outros elementos estão interpostos entre os mesmos. A terminologia inclui as palavras especificamente mencionadas acima, derivados das mesmas e palavras de significado similar.
[0012] Com referência, agora, aos desenhos em detalhes, nos quais números iguais são usados para indicar elementos iguais, é mostrado nas figuras de 1 a 3 um conjunto de manuseio de fluido 10 para uma máquina para fluidos 1. A máquina 1 é, de preferência, um compressor 2, que inclui uma carcaça 3 e um eixo 4 disposto dentro da carcaça 3 e rotativo em torno de um eixo central 5. O conjunto de manuseio de fluido 10 compreende, basicamente, um propulsor 12 montado em um eixo 4 e com uma entrada central 14 e um separador 16 rotativo disposto em torno do eixo 4. O separador 16 tem, em cada caso, extremidades de entrada e saída 16a, 16b, axialmente distanciadas, e uma câmara de separação 18 interna, que se etende, em geral, axialmente entre as duas extremidades 16a, 16b. O separador 16 está ligado com o propulsor 12, de modo que o separador 16 e o propulsor 12 giram, em geral, como uma unidade única em torno do eixo axial 5 e a câmara de separação 18 esteja ligada em fluido com a enPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 9/33
5/16 trada do propulsor 14. Como tal, o fluido que corre através da câmara de separação 18 passa através da extremidade de saída do separador 16b e diretamente para dentro da entrada do propulsor 14. Além disso, o separador 16 pode ser ligado em fluido com uma fonte SF (figura 1) de fluido, de modo que o fluido entre na extremidade de entrada 16a do separador, sendo que o separador 16 está configurado para remover, pelo menos uma parte, de líquido do fluido que corre através da câmara de separação 18 da extremidade de entrada 16a e descarregar o fluido através da extremidade de saída 16 e para dentro da entrada do propulsor 18.
[0013] De preferência, o propulsor 12 tem uma superfície de contato terminal 15 localizada próxima à entrada 14 e estendida circunferencialmente em torno do eixo 15 e o separador 16 tem uma superfície de contato terminal 17 localizada próxima à extremidade de saída 16b e estendida circunferencialmente em torno do eixo 15. A superfície de contato do separador 17 está disposta contra a superfície de contato do propulsor 13, de modo a definir uma superfície de contato lSi, sendo que a extremidade de saída do separador 16b está ligada com vedação com o propulsor 12, de modo a impedir a corrente de fluido através da superfície de contato lsi. Desse modo, gás separado ou seco é impedido de correr para fora, através da interface lSi, em vez de para dentro da entrada do propulsor 14, mas, ainda mais importante, líquido separado externamente ao separador 16 é impedido de entrar na entrada de propulsor 14 através da superfície de contato lsi.
[0014] Mais especificamente, o propulsor 12 inclui, de preferência, um disco de reforço 20, com uma superfície externa, que se estendem, em geral radialmente, e uma abertura central 22, que está pelo menos parcialmente definida pela superfície de contato 13 do propulsor, sendo que a abertura central 22 define, pelo menos parcialmente, a entrada de propulsor 14, tal como descrito acima e abaixo, mais detalhaPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 10/33
6/16 damente. A extremidade de saída do separador 16b está disposta contra a superfície externa do disco de reforço 21, de modo a estender-se, em geral, em torno da abertura de entrada 14, ou está disposta, de preferência, parcialmente dentro da abertura central do disco de reforço 22. De modo particularmente preferido, a extremidade de saída do separador 16b tem um lábio 19 escalonado ou deslocado para dentro, que se estende axialmente em direção ao propulsor 12 e, circunferencialmente, em torno do eixo 5. O lábio forma, pelo menos parcialmente, a superfície de contato de separador 17 e está dimensionado para ajustar-se dentro da abertura de entrada 14 do propulsor 12, de modo que a superfície de contato do separador 17 esteja disposta dentro e contra a superfície de contato do propulsor 13. Com essa disposição, uma expansão radialmente para fora do separador 16 durante a rotação do mesmo, faz com que o lábio 19 se vede contra a superfície interna 13 do propulsor 12, para, desse modo, impedir, substancialmente,a corrente através da superfície de contato lsi. Mas, o separador 16 pode estar ligado com o propulsor 12 de qualquer outro modo apropriado (por exemplo, por flanges radiais no separador 16 e/ou no propulsor 12) ou pode até mesmo estar ligado em peça única ou formado com o propulsor 12, tal como descrito abaixo.
[0015] Com referência, particularmente, à figura 2, o propulsor 12 é, de preferência, em geral, similar a um propulsor de compressor centrífugo convencional e inclui um cubo 26, montado em um eixo 4, uma pluralidade de palhetas 28, distanciadas circunferencialmente em torno do eixo 5, e o disco de reforço 20, tal como descrito acima. Cada palheta 28 tem uma primeira borda 28a ligada com o cubo 26 e uma segunda borda lateral 28b, sendo que o disco de reforço 20 está ligada com as segundas bordas 28b de todas as palhetas 28, de modo a estar axialmente distanciadas do cubo 26 e distanciadas radialmente para fora do eixo 4. A abertura central 22 está distanciada radialmente
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7/16 para fora do eixo 4, de modo a definir a abertura de entrada do propulsor 14, que é, de preferência,, em geral, anular. Além disso, o cubo 26 e o disco de reforço 20 têm, em cada caso, bordas internas e externas, em cada caso, 27a, 27b, que se estendem circunferencialmente em torno do eixo central 5 e cada palheta 28 tem, em cada caso, extremidades internas e externas 28a e 28b. Cada extremidade interna de palheta 28 está localizada próxima às bordas internas 27a, 27b do cubo 26 e do disco de reforço 20, e cada extremidade externa de palheta 28b está localizada, em geral, próxima às bordas externas 27, 31b do cubo 26 e do disco de reforço 20. Além disso, cada palheta 28 está, de preferência, formada de modo a ter uma parte interna 34, geralmente axial, que se estende da primeira extremidade 28a, e uma parte externa 35, em geral radial, que se estende da parte axial 34 para a extremidade externa 28b, e tem superfícies laterais opostas 36A, 36B, que se estendem entre as duas extremidades 28a, 28b e ao longo das partes da lâmina internas e externas 34, 35.
[0016] Com essa estrutura, o propulsor 12 tem, ainda, uma pluralidade de canais de corrente 40, sendo que cada canal de corrente 40 está definido entre um par separado de uma pluralidade de pares de palhetas 28 e estende-se entre as extremidades internas e externas 28a, 28b da lâmina. Cada canal de corrente 40 tem uma extremidade de entrada 33 e está em ligação de fluido com a entrada do propulsor 14 e uma saída 32, definida, em geral, entre as bordas circunferenciais externas 27b, 31b do cubo e do disco de reforço. Como tal, o fluido que entra na entrada do propulsor 14 corre através da(s) entrada(s) 33 de pelo menos um e, de preferência, de uma pluralidade de canais decorrente 40, e, depois, radialmente para fora, através de uma ou mais saídas 32 e, em geral, para além das bordas externas 27b, 31b do cubo e do disco de reforço.
[0017] Tal como mencionado acima, o propulsor 12 é, pelo menos
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8/16 em geral, similar a propulsores centrífugos convencionais, mas, de preferência, modificado do seguinte modo. O cubo 26 e o disco de reforço 20 têm, em cada caso, de preferência, uma extremidade de entrada 26a, 20a, que tem um comprimento axial maior, em comparação com propulsores convencionais, de modo a estender-se através de um elemento de entrada 64 estático, tal como descrito abaixo, e as extremidades internas 33 da lâmina também estão correspondentemente encompridadas axialmente. Mas, o propulsor 12 pode, alternativamente, ser construído de modo substancialmente idêntico a um propulsor de compressor convencional, sendo que o elemento de entrada 64 e/ou o separador 16 está apropriadamente modificado para possibilitar a ligação do separador 16 com o propulsor 12.
[0018] Com referência às figuras 1 e 2, o separador 16 inclui, de preferência, um corpo 42, em geral tubular, com superfícies circunferenciais internas e externas 44, 45, sendo que a superfície interna 44 define a câmara de separador 18 e está configurada para separar líquido de uma corrente de fluido F mista, que entra em contato com a superfície 44 durante a rotação do separador 16. Tal como é mais bem-mostrado na figura 3, o corpo tubular 42 inclui pelo menos um e, de preferência, uma pluralidade de aberturas de descarga 46, que se estendem, em geral, radialmente entre as superfícies internas e externas 44, 45 espaçadas circunferencialmente em torno do eixo 5. As aberturas de descarga 46 estão configuradas para possibilitar uma descarga de líquido ou passagem de saída para canalizar líquidos para fora da câmara interna 18 do separador.O corpo tubular, de preferência, inclui, ainda, uma ranhura 48 em geral anular, que se estende radialmente para fora da superfície interna 44, com a pluralidade das aberturas de descarga 46, de preferência, estendidas radialmente entre a ranhura 48 e a superfície externa 45. A ranhura anular 48 forma uma cavidade coletora para líquidos na superfície interna 44 do sepaPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 13/33
9/16 rador, sendo que esse líquido subsequentemente corre para fora do separador 16 através das aberturas de descarga 46, tal como descrito mais detalhadamente abaixo.
[0019] Com referência às figuras 2 e 3, a superfície interna 44 do corpo de separador inclui uma seção 47, em geral frustocônica, com uma primeira borda circunferencial 47a, radialmente menor, localizada pelo menos próxima à extremidade de saída 16b do separador e uma segunda borda circunferencial 47b, radialmente maior, distanciada axialmente da primeira borda 47a. A seção de superfície frustocônica 47 está, em geral, afastada da extremidade de saída 16b, de modo a ser configurada para guiar o líquido L em contato com a seção de superfície 47, em geral, radialmente para fora e afastando-se da extremidade de saída 16b do separador, durante a rotação do separador 16, tal como indicado na figura 3. Além disso, a seção de superfície frustocônica 47 tem um diâmetro interno que varia, em geral, constantemente ao longo do eixo central 5, de um valor mínimo IDMin na seção de superfície da primeira borda 47a, a um valor máximo IDMax na seção de superfície da segunda borda 47b, de modo que a seção de superfície 47 afunila-se para fora ou, em geral, amplia-se em uma direção D-i, da extremidade de saída 16b para dentro, em direção da extremidade de entrada 16a. De preferência, a segunda borda ou borda interna 47b da seção de superfície frustocônica 47 do corpo tubular está localizada em uma posição de transição central ou ponto Bc ao longo do eixo central 5, que está disposto, em geral, entre as extremidades de entrada e saída do corpo 16a, 16b, sendo que a ranhura 48 está localizada adjacente à superfície da segunda extremidade, interna 47b. Mas, a seção de superfície 47 pode, alternativamente, estender-se, substancialmente, inteiramente através do corpo 42, de modo que a segunda extremidade da seção de superfície 47b esteja localizada na extremidade de entrada 16a do separador.
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10/16 [0020] Além disso, a superfície interna 44 do corpo tem, ainda, de preferência, uma seção em geral cilíndrica, 49, de diâmetro constante, que se estende entre a posição central Bc e a extremidade de entrada 16a, sendo que a seção de superfície 49 cilíndrica tem um diâmetro interno IDS que é, pelo menos em geral, constante (isto é, igual ao valor máximo IDMax), tal como indicado na figura 3. Desse modo, a superfície interna 44 do corpo está formada, de preferência, tendo tanto a seção frustocônica 47, de diâmetro afunilado, como a seção cilíndrica 49, de diâmetro constante. Com essa estrutura de superfície, o líquido que entra em contato com a seção afunilada 47 da superfície interna 44, durante a rotação 16 é guiada ou forçada a correr, em geral, em direção à posição central Bc do corpo, e depois corre para dentro da ranhura 48 e para fora do separador 16, tal como descrito acima.
[0021] Novamente com referência às figuras de 1 a 3, o separador 16 também inclui, de preferência, um elemento defletor 50, em geral tubular, montado no eixo 4 e disposto dentro da câmara de separação
18. O elemento defletor 50 tem uma superfície circunferencial externa 53, curvada radialmente para fora, distanciada radialmente para dentro da superfície interna 44 do corpo tubular, de modo que um canal de corrente 49, em geral anular, através do separador 16 rotativo seja definido entre as superfícies 44, 53 opostas. O elemento defletor 50 está configurado para guiar líquidos que entram em contato com a superfície externa 53 curva, em geral, em direção à superfície interna 44 do corpo de separador (tal como indicado na figura 3), para subsequente remoção do separador 16, tal como descrito acima. Mais especificamente, o elemento defletor 50 inclui um corpo 51, em geral tubular, com extremidades 51a, 51b opostas e um furo de passagem 55, que se estende entre as extremidades 51a, 51b, sendo que o furo de passagem 55 está dimensionado para receber uma parte do eixo 4. Além
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11/16 disso, o corpo tubular de defletor 51 tem uma parte central 51c ampliada, de modo que a superfície externa 53 do corpo tem um diâmetro externo que varia entre cerca de um valor mínimo ODMin, próximo a cada extremidade do corpo 51, 51b, e um valor máximo ODMax dentro da parte central do corpo 51c. Como tal, os líquidos que entram em contato com o corpo de defletor 50 são guiados, em geral, radialmente para fora em direção à superfície interna 44 do corpo de separador pelo formato curvo da superfície externa 53 do defletor.
[0022] Novamente com referência às figuras de 1 a 3, o separador 16 inclui, de preferência, uma pluralidade de lâminas de corrente 52 estendidas, em geral, radialmente, dispostas próximas à extremidade de entrada 16a e espaçadas circunferencialmente em trono do eixo 5. As lâminas 52 também se estendem, em geral, paralelamente ao eixo axial 5 e estão configuradas para acelerar o fluido que corre para a extremidade de entrada 16a do separador. Mais especificamente, a energia do eixo rotativo 4 é transferida para o fluido que está corrente para a extremidade de entrada 16a, quando o fluido entra em contato com as lâminas de corrente 52 rotativas, de modo que as lâminas 52 transmitam momento ao fluido. Essa energia/momento transferida faz com que o fluido acelere para a velocidade do eixo 4 rotativo, o que aumenta a eficiência do processo de compressão quando o fluido separado corre para dentro do propulsor 12. Desse modo, a parte indutora a jusante de uma entrada de propulsor convencional pode ser eliminada.
[0023] De preferência, o corpo de separador 42 inclui um elemento de entrada 54, que forma a extremidade de entrada 16a e as lâminas de corrente 52 preferidas e um elemento de tambor 56, em geral tubular, ligado com o elemento de entrada 54 e o propulsor 12, e forma a extremidade de saída 16b. O elemento de entrada 54 inclui um cubo 58 anular montado no eixo 4 e uma parede externa 60, em geral anuPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 16/33
12/16 lar, distanciada radialmente para fora do cubo 58, sendo que a pluralidade de lâminas 52 estende-se radialmente entre o cubo 58 e a parede anular 60. Além disso, o elemento de tambor 56 tubular tem uma primeira extremidade 56a ligada com o elemento de entrada 54, uma segunda extremidade 56b distanciada axialmente da primeira extremidade 56a (que forma a extremidade de saída 16b do separador) e está ligada com o propulsor 12, e uma superfície interna, que forma uma parte substancial da superfície interna 44 do separador 44, tal como descrito acima. O elemento de tambor 56 inclui um lábio circunferencial 19 deslocado para dentro na segunda extremidade 56b e, de preferência, também inclui uma lingueta 57 circunferencial, que se estende, em geral axialmente, e pode ser engatada com uma lingueta 59 sobreposta, correspondente, do elemento de entrada 54. Desse modo, o tambor 56 está, de preferência, encaixado entre o elemento de entrada 54 e o disco de reforço do propulsor 20, de modo a ser axialmente retido desse modo. Além disso, o elemento defletor 50 interno está, de preferência, encaixado entre o cubo 58 do elemento de entrada e o cubo 26 do propulsor e, desse modo, retido axialmente.
[0024] Embora a estrutura em duas peças 54, 56, tal como descrita acima, seja preferida atualmente, o separador 16 pode ser formado, alternativamente, de um único corpo, em geral tubular, ou de três ou mais elementos/peças ligados uns nos outros (nenhum deles é mostrado). Além disso, tal como mencionado acima, o separador rotativo 16 pode, alternativamente, ser formado em uma só peça com o propulsor 12, em vez de estar ligado de modo fixo ou removível. O escopo da presente invenção inclui essas e todas as outras construções apropriadas do separador 16 e/ou do propulsor 12, que funcionam, em geral, tal como descrito no presente.
[0025] Com referência às figuras 1 e 2, a máquina para fluidos 1 ou compressor 2 também inclui, de preferência, um elemento de enPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 17/33
13/16 trada de compressor 64 estático, com uma abertura central 65, configurada para receber pelo menos uma parte do propulsor 12 com folga, de modo a evitar, de preferência, contato entre o elemento de entrada 64 e o propulsor 12. O elemento estático 64 está configurado para limitar parcialmente o primeiro estágio ou estágio de entrada do compressor, e está sustentado fixamente pela carcaça 3. Além disso, o elemento estático 64 inclui, de preferência, um corpo circular 66, em geral similar ao disco, com uma estria circular 67, estendida, em geral axialmente, que se estende em torno da abertura central 65, que, em geral, se sobrepõe à superfície de contato lSi do separador 16 e do propulsor 12, e uma ranhura 68, em geral circular (figura 1), distanciada radialmente para fora da nervura 67 e estendida circunferencialmente em torno do eixo 5. A ranhura 68 do elemento estático está configurada para receber uma parte terminal de um elemento de separador estático 70, tal como descrito abaixo.
[0026] Com referência, particularmente, à figura 1, o compressor 2 preferido é, de preferência, um compressor de estágios múltiplos, que inclui, ainda, pelo menos um e, de preferência, dois ou mais outros propulsores (nenhum dos quais é mostrado), distanciados axialmente do propulsor 12 de primeiro estágio, de modo que o propulsor de primeiro estágio 12 esteja disposto, em geral axialmente, entre o separador 16 e o outro propulsor ou propulsores de estágios posteriores. A pluralidade de saídas 32 do propulsor 12 de primeiro estágio está em ligação de fluido com uma entrada (não mostrada) de um propulsor adjacente, e cada propulsor de estágio posterior está construído, pelo menos em geral, de modo similar ao propulsor de entrada 12. Mas, o dispositivo de combinação de separador e compressor 2 pode incluir, alternativamente, apenas o propulsor 12 único.
[0027] De preferência, o compressor 2 compreende, ainda, um separador estático 70, disposto em torno do separador rotativo 16 e com
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14/16 uma superfície de separação 71 circunferencial, interna, distanciada radialmente para fora do separador, de modo a definir uma passagem de corrente 72, em geral anular, em ligação de fluido com a extremidade de entrada 16a do separador rotativo. O separador estático 70 está construído, de preferência, de modo que o fluido F corra através da passagem de corrente 72 anular em uma primeira direção axial D1; sendo que a superfície de separação 71 do elemento estático está configurada para remover o líquido da superfície de contato com fluido 71. Além disso, uma passagem de entrada 74 da carcaça, em geral anular, está em ligação de fluido com a passagem de separador 72, de preferência, através de uma abertura radial 76. Uma pluralidade de palhetas de fluido 78 está disposta, de preferência, dentro da abertura radial 76 e está configurada para iniciar o movimento giratório dentro da passagem 72 do separador, de modo que a corrente de líquido seja guiada, em geral, sobre uma superfície interna 71 do separador estático 70. Além disso, o separador estático 70 também inclui, de preferência, uma parede 80 que se estende, em geral radialmente, distanciada axialmente da extremidade de entrada 16a do separador, sendo que a parede radial 80 está configurada para guiar o fluido F que sai da passagem de corrente anular 72, para correr, em geral, em uma segunda direção oposta D2, para a extremidade de entrada 16a do separador. [0028] Com a estrutura acima, uma corrente de fluido F primeiramente corre, em geral radialmente, através das palhetas 78 e é desviada para correr, em geral axialmente, aproximadamente na primeira direção D1; dentro da passagem de entrada anular 74, de modo que pelo menos partículas de fluido maiores sejam, de preferência, separadas pelo contato com a superfície interna 71 do separador estático. A seguir, o fluido é guiado para correr radialmente em torno da extremidade de entrada 16a do separador rotativo e, depois axialmente na direção oposta D2 para as lâminas de corrente 52, de modo que a corPetição 870180002740, de 12/01/2018, pág. 19/33
15/16 rente de fluido seja acelerada por contato com as lâminas 52. Partes de corrente próximas ao eixo 4, entram em contato com o defletor rotativo 50 e são guiadas em direção à superfície interna 44 do separador, enquanto outras partes da corrente correm diretamente para contato com a superfície do separador 44. Devido a esse contato com a superfície angulosa, rotativa, 44, o líquido na corrente de fluido F primeiramente adere à superfície 44, corre, em geral, na primeira direção axial Di para a ranhura 48 coletora e, depois, para fora do separador 16 através das aberturas de descarga 46. As partes substancialmente gasosas da corrente de fluido F correm, então, para fora da câmara de separador 18 e diretamente para a entrada de propulsor 14. Quaisquer gotículas pequenas de líquido remanescentes ou névoa na corrente de fluxo de gás são centrifugados para fora da superfície de separador 44, pelo movimento giratório do gás em relação ao eixo de rotação central 5.
[0029] O conjunto de manuseio de fluido 10 da presente invenção oferece diversas vantagens sobre conjuntos/dispositivos de separadorcompressor conhecidos. Pela eliminação das palhetas de, em cada caso, turbilhonamento e de desturbilhonamento na entrada e na saída do separador, o conjunto 10 reduz o espaço axial total (isto é, ao longo do eixo 4), necessário para os diversos componentes do dispositivo de combinação de separador e compressor 2. Também, pela ligação do separador rotativo 16 com o propulsor 12, de modo que os dois componentes 12, 16 girem, em geral, como uma única unidade, a necessidade de vedar a extremidade de saída 16b do separador rotativo 16 em relação a um componente estático da máquina para fluido 1 é eliminada. Desse modo, um caminho de corrente potencial para a reintrodução de líquido na corrente de gás F separada também é eliminado. Além disso, tal como descrito acima, devido ao fato de que a corrente de fluido F que corre através do separador 16 não é turbilhonada
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16/16 na entrada de separador 16a e depois desturbilhonada, antes de entrar no propulsor, perdas de energia são reduzidas e a eficiência do compressor é aumentada.
[0030] Deve ser entendido pelos que são versados na técnica que mudanças podem ser feitas nas modalidades descritas acima, sem afastar-se do conceito inventivo amplo das mesmas. Entende-se, portanto, que essa invenção não está limitada às modalidades específicas descritas, mas pretende cobrir modificações dentro do espírito e alcance da presente invenção, tal como definido, em geral, nas reivindicações anexas.
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Claims (13)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Conjunto de manuseio de fluido (10) para uma máquina para fluidos (1), compreendendo:
    um propulsor (12) montado no eixo (4) e com uma entrada de propulsor (14); e um separador rotativo (16) montado no eixo (4) e com extremidade de entrada (16a) do separador e extremidade de saída (16b) do separador distanciada axialmente da entrada (16a) do separador, e uma câmara de separação interna (18), sendo que o separador (16) está configurado para girar para separar de modo centrifugo um líquido (L) de um fluído (F) fluindo através do interior da câmara de separação (18), caracterizado pelo fato de que, o separador rotativo (16) inclui um corpo tubular (42) se estendendo pelo menos parcialmente entre a extremidade de entrada (16a) do separador e a extremidade de saída (16b) do separador para definir pelo menos parcialmente a câmara de separação (18), a entrada do propulsor (14) está ligada com o corpo tubular (42) próximo a extremidade de saída (16b) do separador, de modo que o propulsor (12) e o separador rotativo (16) giram como uma peça única e o fluído (F) remanescente dentro da câmara de separação interna (18) após o separador rotativo (16) separa pelo menos parcialmente o líquido (L) do mesmo corre da extremidade de saída (16b) de separador diretamente para a entrada do propulsor (14);
    o impulsor (12) apresenta uma superfície de contato terminal (15) localizada próxima à entrada do impulsor (14) e se estendendo circunferencialmente ao redor um eixo central (5) da máquina para fluidos (1); e o separador rotativo (16) apresenta uma superfície de contato do separador (17) localizada próxima a extremidade de saída
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  2. 2/7 (16b) de separador e se estendendo circunferencialmente ao redor do eixo central (5), sendo que a superfície de contato do separador (17) está disposta contra a superfície de contato terminal (15) de modo a definir uma interface (lSi).
    2. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o separador rotativo (16) está ligado com vedação com o propulsor (12), de modo a impedir que o fluido (F) corra através da interface (lSi).
  3. 3. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o propulsor (12) inclui um disco de reforço (20), com uma superfície (21) externa que se estende, em geral, radialmente, e uma abertura central (22), em que a abertura central (22) define, pelo menos parcialmente, a entrada do propulsor (14); e a extremidade de saída do separador (16b) está disposta contra a superfície externa (21) do disco de reforço (20) e disposta, pelo menos parcialmente, dentro da abertura central (22) do disco de reforço (20).
  4. 4. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular (42) tem uma superfície interna de corpo tubular (44); e o separado rotativo (16) ainda compreende uma saliência anular (19), que se estende axialmente do corpo tubular (42) e define a extremidade de saída de separador (16b), em que a saliência anular (19) está distanciada radialmente para dentro do corpo tubular (42) e está disposta dentro da abertura central (22) do disco de reforço (20).
  5. 5. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o disco de reforço (20) tem uma superfície de borda (31a), em geral circular, que define a abertura central (22), o corpo tubular (42) do separador rotativo (16) tem uma superfície circunferencial externa (45), e a saliência anular (19) tem
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    3/7 uma superfície circunferencial externa, distanciada radialmente para dentro da superfície externa (45) do corpo tubular, de modo que uma superfície de ressalto (21a), em geral radial, estende-se entre a superfície externa (42) do corpo tubular e a saliência anular (19), e a borda do disco de reforço (31a) está disposta, em geral, contra a superfície de ressalto (21a) do separador.
  6. 6. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o propulsor (12) inclui um cubo (26) montado no eixo (4), uma pluralidade de palhetas (28), cada uma das quais tem uma primeira borda lateral (28a) ligada com o cubo (26) e uma segunda borda lateral (28b) oposta, em que a pluralidade de palhetas (28) está espaçada circunferencialmente em torno do eixo central (5) da máquina para fluidos (1), e um disco de reforço (20) ligado com a segunda borda de palheta (28b) de cada uma da pluralidade de palhetas (28), de modo a estarem distanciadas axialmente do cubo (26) e distanciadas radialmente para fora do eixo (4), em que o disco de reforço (20) tem uma abertura central (22), distanciada radialmente para fora do eixo (4), de modo a definir a entrada de propulsor (14), em que a extremidade de saída de separador (16b) está ligada com o disco de reforço (20), de modo que a câmara de separação interna (18) esteja em ligação de fluido com a abertura central (22) do disco de reforço (20).
  7. 7. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o cubo (26) e o disco de reforço (20) têm, em cada caso, bordas internas (27a, 31a) e externas (27b, 31b) que se estendem circunferencialmente em torno do eixo central (5); cada uma da pluralidade de palhetas (28) tem uma extremidade interna (28a) localizada, em geral, próxima às bordas internas (31a) do cubo (26) e a borda interna (27a) do disco de reforço, e a extremidade externa (28b) está localizada, em geral, próxima às bordas
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    4/7 externas (31b) do cubo (26) e borda externa (27b) do disco de reforço (20); e o propulsor (12) tem, ainda, uma pluralidade de canais de corrente (40), em que cada canal de corrente está definido entre uma pluralidade de palhetas (28) e se estendendo entre a extremidade interna (28a) e extremidade externa (28b) de cada uma da pluralidade de palhetas (28), de modo que o fluido (F) que entra na entrada de propulsor (14) flua através de pelo um da pluralidade de canais de corrente (40) e radialmente para fora além da borda externa (31b) do cubo (26) e a borda extena (27b) do disco de reforço (20).
  8. 8. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular (42) apresenta superfície internas e externas circunferenciais (44, 45), em que a superfície circunferencial interna (44) define pelo menos parcialmente a câmara de separação (18) e está configurada para separar líquido (L) de fluido (F) que está em contato com a superfície circunferencial interna (44) durante a rotação do separador (16); e o separador rotativo (16) compreende adicionalmente um membro defletor (50) montado no eixo (4) e apresentando uma superfície externa (53) espaçada radialmente para dentro da superfície circunferencial interna (44) do corpo tubular (42), sendo que o membro defletor (50) é configurado para direcionar líquidos em contato com a superfície externa (53) em direção à superfície circunferencial interna (44) do corpo tubular (42).
  9. 9. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento defletor (50) inclui um corpo defletor tubular (51), com extremidades opostas (51a, 51b), uma superfície externa do corpo (53), um furo de passagem (55) que se estende entre as extremidades (51a, 51b), dimensionado para receber uma parte do eixo (4), e uma parte central ampliada (51c), de modo que a superfície externa (53) do corpo tenha um diâmetro exterPetição 870180040358, de 15/05/2018, pág. 7/14
    5/7 no (OD) que varie entre um valor mínimo (ODmin), próximo de cada extremidade (51a, 51b) opostas e um valor máximo (ODmax), dentro da parte central ampliada (51c) do corpo; ou o corpo tubular (42) tem, ainda, uma ranhura anular (48), que se estende radialmente para dentro da superfície circunferencial (44) do corpo tubular (42) e uma pluralidade de aberturas (46), que se estendem radialmente, entre a ranhura (48) e a superfície externa circunferencial (45) do corpo tubular (42) e espaçadas circunferencialmente em torno do eixo central (5) da máquina para fluidos (1).
  10. 10. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular (42) inclui pelo menos uma abertura (46) que se estende radialmente entre as superfícies internas e externas (44, 45) e está configurado para definir uma passagem de líquido para guiar líquidos (L) para fora da câmara de separação (18); ou a superfície circunferencial interna (44) do corpo tubular (42) inclui uma seção frustocônica (47), com uma primeira borda circunferencial (47a), localizada próxima à extremidade de extremidade de saída do separador (16b), e uma segunda borda circunferencial (47b) radialmente maior que a primeira borda circunferencial (47a) e é distanciada axialmente da primeira borda circunferencial (47a), em que a seção de superfície frustocônica (47) está voltada para fora da extremidade de saída do separador (16b), de modo a estar configurada para guiar o fluido (F) que entra em contato com a seção frustocônica (47) afastado da extremidade de saída do separador (16b) durante a rotação do separador (16).
  11. 11. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o separador rotativo (16) inclui uma pluralidade de lâminas (52), dispostas próximas à extremidade de entrada do separador (16a) e espaçadas circunferencialmente
    Petição 870180040358, de 15/05/2018, pág. 8/14
    6/7 em torno de um eixo central (5) da máquina para fluidos (1), em que a pluralidade de lâminas (52) está configurada para acelerar o fluido (F) que está correndo para a extremidade de entrada do separador (16a), durante a rotação do separador (16); ou um membro de entrada (54) provendo a extremidade de entrada do separador (16a) e incluindo um cubo anular (58) montado no eixo (4), uma parede anular externa (60) espaçada radialmente para fora do cubo anular (58), e uma pluralidade de lâminas (52) se estendendo radialmente entre o cubo anular (58) e a parede anular externa (60), sendo que o corpo tubular (42) apresenta uma primeira extremidade (56a) conectada com o membro de entrada (54), uma segunda extremidade (56b) espaçada axialmente da primeira extremidade (56a), provendo a extremidade de saída do separador (16b) e sendo conectada com o propulsor (12), e uma superfície circunferencial interna (44) definindo a câmara de separação interior (18).
  12. 12. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, um separador estático (70), disposto em torno do separador rotativo (16) e com uma superfície circunferencial interna (71), distanciada radialmente para fora do separador rotativo (16), de modo a definir uma passagem de corrente (72), em geral anular, em que a passagem de corrente (72) está em ligação de fluido com a entrada do separador (16a), em que a superfície de separação interna (71) está configurada para remover líquido do fluido (F) que está em contato com a superfície de separação estática (71).
  13. 13. Conjunto de manuseio de fluido de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o fluido (F) flui através da passagem de corrente anular (72) em uma primeira direção axial (Di) e o separador estático (70) inclui, ainda, uma parede (80), que se estende radialmente, distanciada axialmente da extremidade de entraPetição 870180040358, de 15/05/2018, pág. 9/14
    7/7 da do separador (16a), em que a parede radial (80) está configurada para guiar o fluido (F) que sai da passagem de corrente anular (72), para fluir, em geral, em uma segunda direção (D2) oposta, para a extremidade de entrada (16b) do separador.
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