BRPI1009795B1 - Separador centrífugo, e, método em um separador centrífugo - Google Patents

Description

“SEPARADOR CENTRÍFUGO, E, MÉTODO EM UM SEPARADOR CENTRÍFUGO”

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO E ESTADO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção diz respeito a um separador centrífugo compreendendo um rotor e a um método em um separador centrífugo como este. [0002] A operação de um separador centrífugo envolve consumo de energia, parte da qual se perde na forma de perdas aerodinâmicas no contato entre as partes rotativas, por exemplo, o rotor, e o gás em volta. Essas perdas podem assim causar consumo de energia desnecessariamente alto do separador centrífugo. As perdas também contribuem para aquecimento das partes rotativas e das partes e material adjacentes, por exemplo, o dito fluido para a separação centrífuga. Em muitos casos, este aquecimento é indesejável, particularmente onde fluidos que são sensíveis à ação térmica devem ser separados. Um problema adicional com o aquecimento é que o calor gerado pode ter que ser disposto, que, em muitos casos, implica em o separador centrífugo ter que ser provido com um dispositivo de resfriamento, por exemplo, tal como um separador pode ser provido com uma carcaça resfriando a água.

[0003] DK 75995C descreve clarificação de cerveja em um separador centrífugo no qual a separação ocorre em uma cuba do separador encerrada em um espaço evacuado. O objetivo é reduzir o aquecimento da cerveja que passa pelo separador e assim melhorar a clarificação. O separador centrífugo descrito tem um rotor do assim denominado tipo de parede sólida, que não possibilita descarregar nenhum componente separado da cerveja por meio das saídas na periferia do rotor.

[0004] RU 2240183 C2 descreve uma máquina centrífuga para limpeza de líquidos que compreende um recipiente de água em um espaço em torno do rotor, cuja água é forçada a evaporar e formar vapor d'água no espaço em torno do rotor a fim de reduzir as perdas aerodinâmicas durante rotação. Uma parede é arranjada para impedir que material separado se mova

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 10/33 / 16 para o espaço em torno do rotor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0005] Um objetivo da presente invenção é reduzir os inconvenientes supramencionados. Objetivos adicionais da presente invenção são obter um separador centrífugo com baixo consumo de energia, reduzir o aquecimento das partes rotativas de um separador centrífugo, reduzir o ruído de um separador centrífugo e obter um separador centrífugo de descarga com um ambiente higiênico melhorado em torno do rotor.

[0006] Assim, a presente invenção diz respeito a um separador centrífugo compreendendo uma carcaça que delimita um espaço que é vedado em relação aos entornos da carcaça e em cujo espaço um rotor é arranjado para rotação. O rotor forma dentro de si um espaço de separação que é vedado ou isolado do espaço em torno do rotor e, em cujo espaço de separação, separação centrífuga de pelo menos um componente de maior densidade e pelo menos um componente de menor densidade de um fluido ocorre durante operação. O fluido pode ser a base de líquido, e os componentes podem ser na forma líquida e/ou particulada. Pelo menos uma entrada estende-se até o rotor para introduzir o dito fluido no espaço de separação, para separação centrífuga, e pelo menos uma primeira saída estende-se do rotor para descarga de pelo menos um componente separado do fluido durante operação. O espaço em torno do rotor, em cujo espaço o rotor fica arranjado para rotação, é adicionalmente conectado a um dispositivo de bomba. O separador pode alternativamente ser adaptado para conectar um dispositivo de bomba no dito espaço e fornecer conexões entre eles. O dispositivo de bomba é arranjado para remover gás do espaço durante operação, mantendo assim pressão negativa no dito espaço. O dispositivo de bomba pode tomar a forma de uma bomba, uma fonte de vácuo ou uma fonte de pressão negativa. O rotor compreende adicionalmente pelo menos uma segunda saída, denominada saída de lama, para descarga de pelo menos um componente de maior

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 11/33 / 16 densidade separado do fluido durante operação, cujo componente a seguir é denominado a fase lama. A fase lama pode compreender partículas de lama e/ou pelo menos um componente fluido com uma maior densidade, ou fase pesada. Partículas podem ser na forma sólida e/ou líquida. A dita segunda saída estende-se de uma porção do espaço de separação, que pode ser uma porção radialmente externa do espaço de separação, até o espaço em torno do rotor e pode levar à periferia externa do rotor. Assim, a presente invenção reduz perdas por atrito durante operação do separador centrífugo. O aquecimento das partes rotativas em conexão com o espaço em torno do rotor diminui, possibilitando separar fluidos que são sensíveis a ação térmica. A transferência de calor no espaço em torno do rotor também diminui, dessa forma reduzindo ainda mais a necessidade de resfriamento das partes externas do separador centrífugo, por exemplo, sua carcaça. Consequências adicionais são um ambiente relativamente frio no espaço fora do rotor, reduzindo o risco de fase lama descarregada aderir nas superfícies no espaço, e um ambiente tranquilo com baixas correntes em turbilhão ou fluxo em vórtice carregando aerossóis no espaço. O resultado é um ambiente higiênico melhorado no espaço fora do rotor, com menos risco de depósitos, carcaças ou formação de crostas, depois da descarga por meio da dita saída de lama, conterá uma menor quantidade de gás do que depois da descarga similar via uma saída de lama à pressão atmosférica. Onde existe manuseio subsequente da fase lama à pressão atmosférica, isto significa que um menor volume de lama tem que ser manuseado. Uma consequência adicional da pressão negativa no espaço é que a geração de ruído e a propagação de ruído pelas partes rotativas diminuem, mantendo assim um nível de ruído reduzido e menos ruído desagradável, características do separador centrífugo. Em particular, problemas com ruído gerado nas saídas de lama durante rotação do rotor diminuem, permitindo configuração mais simples das saídas de lama.

[0007] De acordo com uma modalidade da invenção, o espaço do

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 12/33 / 16 separador compreende uma pilha de discos de separação frustocônicos, provendo separação efetiva dos componentes do fluido durante operação. [0008] De acordo com uma outra modalidade da invenção, a dita pelo menos uma segunda saída, ou saída de lama, fica arranjada para descarga intermitente da fase lama durante operação. A pelo menos uma segunda saída pode compreender um conjunto de saídas distribuído em torno da circunferência do rotor. Como uma alternativa, a dita saída de lama pode ficar arranjada para descarga contínua da fase lama durante operação.

[0009] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o separador centrífugo compreende um dispositivo para suprir um meio ao dito espaço, cujo meio é posto em contato de transferência de calor com o rotor a fim de regular a temperatura do rotor. Assim, é possível limitar o aquecimento do rotor e adicionalmente regular e controlar a temperatura dos componentes separados centrifugamente. O dispositivo para suprir um meio no dito espaço pode compreender um reservatório ou uma linha de entrada para o meio.

[00010] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dito meio compreende um líquido que no dito contato de transferência de calor é pelo menos parcialmente forçado a evaporar e formar um meio gasoso no espaço em torno do rotor, cujo meio gasoso carrega calor de vaporização que é consumido durante a evaporação. Como o dispositivo de bomba é arranjado para remover gás do espaço, parte deste calor de vaporização é transferida do espaço. O fato de que o espaço é mantido a pressão negativa facilita a vaporização do líquido e resulta em transferência efetiva de calor do rotor, mesmo a temperaturas moderadas. O meio pode compreender água ou um álcool, por exemplo, etanol. Como o ambiente no espaço em torno do rotor é mantido úmido, o risco de depósitos e carcaças em superfícies adjacentes ao espaço diminui, mantendo assim um ambiente higiênico melhorado. O dito meio pode também compreender um meio gasoso que é aquecido pelo contato com o rotor e similarmente carrega calor para fora do rotor via o dito

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 13/33 / 16 dispositivo de bomba.

[00011] De acordo com uma outra modalidade, o dito meio gasoso tem uma densidade menor que a densidade do ar e/ou uma viscosidade menor que a viscosidade do ar em condições físicas similares. Se o gás remanescente no espaço em torno do rotor no estado evacuado ou bombeado tem uma densidade menor que a densidade do ar e/ou uma viscosidade menor que a viscosidade do ar, na mesma pressão e temperatura, uma resistência aerodinâmica ainda mais reduzida à rotação do rotor pode ser obtida e, consequentemente, menor consumo de energia e menores efeitos de aquecimento baseados no atrito. O meio pode compreender água, ou o meio gasoso pode compreender vapor d'água, que, na sua forma gasosa, tem uma menor densidade do que o ar e, portanto, causa menor resistência aerodinâmica. O meio gasoso pode compreender adicionalmente pelo menos um de gás nitrogênio, monóxido de carbono e hélio.

[00012] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dito meio é jateado em direção ao rotor, preferivelmente em direção à sua superfície externa. Isto resulta em contato de transferência de calor entre o meio e o rotor. Como uma alternativa, o dito meio é finamente dividido ou atomizado no espaço e é posto em contato de transferência de calor com o rotor pelas correntes e turbulência no espaço em torno do rotor.

[00013] De acordo com uma outra modalidade da invenção, um fluxo de meio é ativado no dito espaço em torno do rotor pela diferença de pressão entre um recipiente para o meio e o espaço, cujo fluxo é controlado por uma válvula. Durante operação, a válvula pode ser adaptada para ajustar o fluxo de meio no espaço com base em alguma condição operacional do separador centrífugo, por exemplo, a temperatura de alguma porção do rotor, ou a temperatura do fluido para a separação centrífuga. A diferença de pressão pode ser baseada na diferença de pressão entre o espaço em torno do rotor e os entornos do separador centrífugo, provendo assim uma maneira simples e

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 14/33 / 16 barata de manter e regular o fluxo.

[00014] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o separador centrífugo é provido com uma superfície fria no dito espaço para condensar o dito meio gasoso em um condensado. A superfície fria pode preferivelmente estar a uma temperatura menor que a temperatura de alguma porção do rotor e pode ser provida com circuitos de resfriamento para resfriamento ou remoção de calor. A pressão negativa no espaço em torno do rotor dá condições para boa transferência de calor entre o rotor e a superfície fria. [00015] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o condensado é posto em contato com o rotor, por exemplo, contra sua superfície externa, mantendo assim uma circulação do dito meio no espaço e, ao mesmo tempo, uma transferência de calor do rotor para a dita superfície fria. A superfície fria pode situar-se de forma que o condensado seja posto de novo em contato com o rotor pela gravidade ou força centrífuga.

[00016] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dispositivo de bomba compreende qualquer de uma bomba de anel líquido, uma bomba lamelar, uma bomba ejetora, uma bomba de membrana, uma bomba de pistão, uma bomba voluta, uma bomba de parafuso sem-fim ou combinações destas. O dispositivo de bomba pode ser adicionalmente uma fonte de vácuo ou fonte de pressão negativa. Uma bomba de anel líquido précheia com água é adequada para bombeamento de gás misturado com água. Como uma alternativa, uma bomba lamelar pode ser usada para atingir pressões abaixo da pressão de vapor prevalecente para água. Uma bomba ejetora adicionalmente possibilita usar fluxos de líquido existentes no sistema, por exemplo, o fluxo do dito fluido para separação centrífuga em uma entrada ou saída, como uma maneira de gerar a dita pressão negativa.

[00017] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dispositivo de bomba pode ser arranjado para remover tanto material gás quanto líquido do espaço em torno do rotor, cujo material líquido pode

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 15/33 / 16 compreender meio suprido no espaço, fase lama descarregada do espaço de separação no espaço, condensado, agentes de limpeza ou combinações destes. O dispositivo de bomba pode ser adicionalmente arranjado para remover meio, por exemplo, gás e/ou líquido, do espaço em torno do rotor, tanto contínua quanto intermitentemente. Como uma alternativa, o dispositivo de bomba pode ser adaptado para ser acionado por alguma porção do separador centrífugo que gira durante operação, por exemplo, uma árvore adaptada para suportar o rotor.

[00018] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dispositivo de bomba é arranjado para remover gás do espaço em torno do rotor, mantendo assim no espaço uma pressão negativa, isto é, uma pressão menor que a pressão atmosférica tal como uma pressão de 1-50 kPa, preferivelmente 2-10 kPa. O dispositivo de bomba pode ser adicionalmente arranjado para ajustar a pressão no espaço durante operação com base em alguma condição operacional do separador centrífugo. A pressão no espaço pode ser ajustada durante operação com base na temperatura no espaço, por exemplo, a temperatura de uma porção do rotor, em cujo caso a pressão pode ser ajustada com relação à pressão de vapor do meio no espaço em torno do rotor na dita temperatura. A pressão no espaço pode ser mantida igual ou logo acima da dita pressão de vapor, de forma que o gás remanescente no espaço seja na forma de vapor saturado, ou praticamente saturado, por exemplo, vapor d'água. A pressão no espaço pode adicionalmente ser ajustada durante operação com base em vibrações ou ressonâncias no separador centrífugo, preferivelmente ressonâncias no espaço, no rotor ou em partes adjacentes a ele. Ruído e sons perturbadores podem assim ser impedidos. Como uma outra alternativa, a pressão no espaço pode ser ajustada durante operação com base no fluxo de gás no espaço, em cujo caso turbulência do fluxo de gás pode ser controlada a fim de prover turbulência ou fluxo em vórtice desejável de gás no espaço. Um ambiente higiênico melhorado pode ser assim mantido no espaço durante operação. A pressão no espaço e a turbulência do fluxo de gás

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 16/33 / 16 podem também ser ajustados durante um procedimento de limpeza quando um agente de limpeza, por exemplo, um líquido ou um gás, é introduzido no espaço, a fim de conseguir limpeza efetiva do espaço. Durante um procedimento de limpeza como este, o agente de limpeza pode ser provido no espaço por uma segunda saída ou saída de lama.

[00019] De acordo com uma outra modalidade da invenção, a carcaça compreende material isolante térmico e/ou isolante acústico. Com baixas perdas de geração de calor no sistema, surge a possibilidade de usar material isolante térmico para proteger a carcaça, o rotor e assim o fluido da ação da temperatura externa. A carcaça pode também ser isolado para minimizar ruído do separador centrífugo. Uma alternativa é usar material isolante que tem tanto propriedades de isolamento térmico quanto isolamento acústico.

[00020] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dito espaço em torno do rotor é assentado ou isolado em relação aos espaços formados no rotor que contêm pelo menos um componente durante operação, além do espaço de separação. O espaço em torno do rotor pode assim ser adicionalmente vedado ou isolado de uma câmara de entrada no rotor ou uma câmara de saída no rotor, ou tanto na câmara de entrada quanto na câmara de saída. A câmara de entrada é uma câmara formada no rotor, até a qual a entrada estende-se. A câmara de saída é uma câmara formada no rotor, da qual a dita saída estende-se. A dita vedação pode ser um selo mecânico, um selo de gás, um selo líquido, um selo em labirinto, ou combinações destes. O dito isolamento pode adicionalmente ser provido por meio de pelo menos uma passagem que fica cheia de líquido e/ou lama durante operação, e que pode estender-se entre o espaço em torno do rotor até os ditos espaços e/ou câmaras vedados ou isolados. Uma passagem como esta pode ser uma entrada, uma primeira e/ou segunda saída, uma câmara de entrada e/ou saída, e uma passagem para o espaço de separação, ou combinações destes. O fluido nos ditos espaços vedados ou isolados formados no rotor pode ser relativamente

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 17/33 / 16 não afetado pela pressão e/ou o teor de gás no espaço em torno do rotor. [00021] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dito espaço é vedado em relação a um dispositivo de acionamento que fica arranjado para prover torque ao rotor. O dispositivo de acionamento pode ser arranjado para transmitir torque de acionamento ao rotor via uma árvore adaptada para suportar o rotor. O espaço em torno do rotor pode ser vedado hermeticamente ao ar em torno da árvore entre o rotor e o dispositivo de acionamento.

[00022] De acordo com uma outra modalidade da invenção, um dispositivo de descarga é arranjado para remover fase lama do espaço em torno do rotor durante operação. O dispositivo de descarga pode também ser arranjado para remover meio líquido que foi suprido no espaço para regular a temperatura do rotor e outros líquidos que ocorrem no espaço. O dispositivo de descarga pode compreender uma função de válvula de retenção de forma que pressão negativa seja mantida à montante dela e de forma que o fluxo através do dispositivo de descarga para o espaço em torno do rotor seja impedido. O dispositivo de descarga pode adicionalmente ser arranjado para remover gás do espaço em torno do rotor de forma que pressão negativa seja mantida no espaço.

[00023] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o separador centrífugo compreende um vaso entre o espaço em torno do rotor e o dispositivo de descarga, cujo vaso é arranjado para coletar a fase lama e outros líquidos que ocorrem no espaço. O vaso de coleta pode ter a forma de um ciclone e ser arranjado para coletar e reduzir a fase lama.

[00024] A presente invenção diz respeito adicionalmente a um método em um separador centrífugo como o citado, cujo método compreende as etapas de:

- remover gás do espaço em torno do rotor, mantendo assim pressão negativa no dito espaço; e

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- descarregar de uma porção do espaço de separação em torno do rotor no espaço via a dita segunda saída pelo menos um componente separado do fluido durante operação.

[00025] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o método compreende a etapa de:

- suprir um meio no dito espaço, cujo meio é posto em contato de transferência de calor com o rotor a fim de regular a temperatura do rotor. [00026] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o dito meio compreende um líquido que no dito contato de transferência de calor com o rotor é forçado pelo menos parcialmente a evaporar e formar um meio gasoso no espaço, e em que pelo menos parte do dito meio gasoso é removida do espaço.

[00027] A presente invenção diz respeito adicionalmente ao uso de um separador centrífugo como citado para separar pelo menos dois componentes de um fluido, cujo fluido ou pelo menos um dos componentes do fluido é sensível à ação térmica. A presente invenção diz respeito adicionalmente ao uso de um separador centrífugo como o citado em um processo que compreende separação centrífuga de pelo menos dois componentes de um fluido e em que os resultados do processo são afetados pela ação térmica durante a dita separação centrífuga.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [00028] Vantagens e objetivos adicionais da presente invenção, junto com modalidades preferidas que a exemplificam, são descritos a seguir com mais detalhes com referência aos desenhos esquemáticos anexos, em que:

A figura 1 representa um separador centrífugo de acordo com uma modalidade da invenção;

A figura 2 representa um separador centrífugo de acordo com uma outra modalidade da invenção;

A figura 3 representa porções de um separador centrífugo de

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 19/33 / 16 acordo com uma modalidade adicional da invenção;

A figura 4 representa porções de um separador centrífugo de acordo com uma modalidade adicional da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES DA INVENÇÃO [00029] Partes mutuamente similares que aparecem nos vários desenhos foram atribuídas com mesmas notações de referência. Um exemplo de um separador centrífugo de acordo com a invenção está representado na figura 1, cujo separador centrífugo 1 compreende um rotor 2 arranjado para rotação em torno de um eixo de rotação por meio de uma árvore 3. A árvore é suportada na armação do separador centrífugo 4 em um mancal inferior 5 e um mancal superior 6. O rotor 2 forma dentro de si uma câmara de separação 7 na qual separação centrífuga de pelo menos dois componentes de um fluido ocorre durante operação. O espaço de separação 7 é provido com uma pilha de discos de separação frustocônicos 8 a fim de conseguir separação efetiva do dito fluido. Uma entrada 9 para introduzir o fluido para a separação centrífuga estende-se até o rotor, provendo fluido no espaço de separação. A entrada 9 estende-se através da árvore 3, que toma a forma de um elemento tubular oco. Uma primeira saída 10 para descarregar pelo menos um dos componentes do fluido estende-se do espaço de separação. O rotor é provido na sua periferia externa com um conjunto de segundas saída 11 na forma de saídas de lama operáveis intermitentemente para descarga de lama e/ou um componente de maior densidade no dito fluido, ou fase pesada, de uma porção radialmente externa do espaço de separação no espaço em torno do rotor.

[00030] O separador centrífugo 1 compreende adicionalmente um motor de acionamento 12 conectado na árvore via um dispositivo de transmissão na forma de uma engrenagem reta que compreende um pinhão 13 e um elemento 14 conectados na árvore a fim de receber torque de acionamento. O dispositivo de transmissão pode alternativamente ter a forma de um eixo propulsor, correias de acionamento ou similares, e o motor de

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 20/33 / 16 acionamento pode alternativamente, como representado na figura 2, ser conectado diretamente na árvore.

[00031] A figura 1 representa adicionalmente uma carcaça 15 que encerra o rotor 2 e é vedado em torno da árvore 3 por uma vedação de mancal superior 16 e na saída 10 por uma vedação de saída 17. A carcaça assim delimita um espaço 18 que contém o rotor e que é vedado hermeticamente ao ar em relação aos entornos da carcaça. A vedação de saída 17 também veda o espaço 18 em relação aos espaços no rotor que contêm pelo menos um componente do fluido para separação centrífuga durante operação, por exemplo, o espaço de separação 7.

[00032] O separador centrífugo é adicionalmente provido com um dispositivo de bomba 19 para remoção de gás do espaço 18 em torno do rotor, cujo dispositivo de bomba toma a forma de uma bomba de anel de líquido cheia com água ou, como uma alternativa, uma bomba lamelar. O separador é adicionalmente provido com um dispositivo 20 para suprimento de um líquido no dito espaço, na forma de um reservatório ou linha de entrada para suprimento de um líquido a uma pressão maior que a pressão operacional no espaço 18. O dispositivo de suprimento 20 é provido com uma válvula 21 para regular o fluxo de líquido para um bico 22 em conexão com o dito espaço 18.

[00033] O separador centrífugo compreende adicionalmente um vaso 23 na forma de um ciclone conectado no espaço 18 e adaptado para coletar lama e líquido da saída de lama 11. O vaso de coleta é adicionalmente conectado a um dispositivo de descarga 24 na forma de uma bomba de lama para descarga de lama e líquido presentes no vaso de coleta. A bomba de lama é provida com uma função de válvula de retenção que impede fluxo para o vaso 23 via a bomba de lama.

[00034] Durante operação do separador na figura 1, o rotor 2 é forçado a rotacionar pelo torque transmitido do motor de acionamento 12 para a

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 21/33 / 16 árvore 3 via a engrenagem reta 13 e 14. Gás é bombeado para fora do espaço 18 em torno do rotor pela bomba de vácuo 19, mantendo assim no espaço uma pressão de 1-50 kPa, preferivelmente 2-10 kPa. Via a entrada 9, um fluido na temperatura To é levado para o espaço de separação 7 e entre os discos de separação cônicos 8 montados no espaço de separação. Componentes mais pesados no fluido, por exemplo, partículas de lama e/ou fase pesada, movem radialmente para fora entre os discos de separação e acumulam nas saídas de fase lama 11. Lama é esvaziada intermitentemente do espaço de separação quando as saídas de lama 11 são abertas, mediante o que lama e uma certa quantidade de fluido são descarregadas do espaço de separação por meio de força centrífuga. A descarga de lama pode também ocorrer continuamente, em cujo caso as saídas de lama 11 tomam a forma de bicos abertos e um certo fluxo de lama e/ou fase pesada é descarregado continuamente por meio da força centrífuga. Lama que é descarregada do espaço de separação via as saídas de lama é transferida do espaço em volta 18 para o vaso de coleta 23 conectado nele, no qual a lama se acumula e do qual ela é bombeada para fora pela bomba de lama 24.

[00035] Componentes de menor densidade do fluido, por exemplo, a fase leve, ou o fluido puro, sem os componentes mais pesados, movem radialmente para dentro entre os discos de separação e para fora através da saída 10. Efeitos de atrito por causa da rotação do rotor no gás remanescente no espaço 18, o fluxo do fluido através do espaço de separação e perdas nos mancais fazem com que o fluido separado na saída fique a uma temperatura ligeiramente maior que T0. A fim de alterar a temperatura do fluido separado na saída, água é jateada em contato de transferência de calor com o rotor 2, por exemplo, em direção à sua superfície externa. Calor é removido do rotor pela evaporação da água mediante contato com o rotor, dessa forma consumindo assim o calor de vaporização. A vaporização da água é adicionalmente facilitada pela pressão negativa mantida no espaço.

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 22/33 / 16 [00036] Vapor d'agua é removido do espaço 18 em torno do rotor pelo dispositivo de bomba 19, mantendo assim a dita pressão negativa. A vaporização da água seguida pelo vapor d'água sendo transferido para fora do espaço resulta em uma transferência de calor para fora do rotor 2 e do espaço 18 para o dispositivo de bomba 19.

[00037] Um outro exemplo do separador centrífugo 1 de acordo com a invenção está representado na figura 2, que difere do exemplo apresentado no seguinte. Uma entrada 9 estende-se até o rotor 2 via uma árvore tubular oca 3 para prover fluido ao espaço de separação 7. O rotor tem estendendo-se dele uma saída 25 para um componente de menor densidade, ou fase leve, separada do fluido, e uma saída 26 para um componente de maior densidade, ou fase pesada, separado do fluido. As saídas 25 e 26 estendem-se através da carcaça 15, e o espaço 18 é vedado por uma vedação 17. O rotor é provido com uma saída de lama 11 em uma periferia externa para descarga da fase lama no espaço. O separador centrífugo é provido com um motor de acionamento 12 compreendendo um elemento estacionário 27 e um elemento rotativo 28, cujo elemento rotativo 28 envolve e é assim conectado na árvore 3 que, durante operação, transmite torque de acionamento para a árvore e consequentemente para o rotor 2. O motor de acionamento é um motor elétrico, preferivelmente do tipo motor de ímã permanente híbrido (motor HPM). O separador centrífugo é adicionalmente provido com um dispositivo de bomba 19 para remoção de gás do espaço 18 em torno do rotor, e com um dispositivo 20 para suprimento de um líquido no espaço 18. Este dispositivo de suprimento é provido com uma válvula 21 para regular o fluxo de líquido para um bico 22 conectado no dito espaço 18. O separador centrífugo é adicionalmente provido com um dispositivo de descarga 24 na forma de uma bomba para remover lama e outro líquido do espaço 18 em torno do rotor. A bomba 24 é conectada a uma porção inferior do espaço 18 sem nenhum vaso de coleta intermediário além das conexões de tubo entre a bomba 24 e o espaço.

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 23/33 / 16 [00038] Um exemplo adicional de poções de um separador centrífugo de acordo com a invenção está representado na figura 3, que difere dos exemplos anteriores no que se segue. O rotor 2 é suportado por uma árvore 3 que é sólida. Uma entrada 9 na forma de um tubo estende-se de cima até o rotor para prover fluido ao espaço de separação 7. O rotor tem estendendo-se dele uma saída 10 para descarga de pelo menos um dos componentes do fluido, cuja saída envolve o tubo de entrada 9. A entrada 9 e a saída 10 estendem-se através da carcaça 15, e o espaço 18 em torno do rotor é vedado por uma vedação 30 em torno dele. O rotor é provido com saídas de lama 11 em uma periferia externa para descarga da fase lama no espaço. O separador centrífugo é provido com um dispositivo 20 para suprimento de refrigerante na vedação 30 para o resfriamento desta, cujo refrigerante é em seguida levado para o espaço 18 e para contato com o rotor. O fluxo de refrigerante é regulado pela válvula 21. O separador centrífugo é adicionalmente provido com uma bomba 29 para remoção de gás e líquido do espaço, cuja bomba mantém pressão negativa no espaço 18, e descarrega lama e outro fluido dele. Um exemplo adicional de porções de um separador centrífugo de acordo com a invenção está representado na figura 4, que difere dos exemplos anteriores no que se segue. O separador centrífugo é provido com um dispositivo de bomba 19 para remoção de gás do espaço 18, cujo espaço é envolvo pela carcaça 15 e contém o rotor 2. O separador é adicionalmente provido com um dispositivo 20 para suprimento de um líquido no espaço 18, e com um dispositivo de descarga na forma de uma bomba 24 para remoção de lama e outro líquido do espaço 18 em torno do rotor. Uma região na carcaça no espaço 18, acima do rotor 2, é provida com resfriamento, formando assim uma superfície freia 31. A região é provida com uma ou mais superfícies inclinadas de forma que vapor que condensa na superfície fria acumula e cai ou escorre abaixo no rotor pela gravidade. Durante operação, uma certa quantidade de meio de resfriamento é levada para o espaço e posta em contato

Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 24/33 / 16 com o rotor, que, no exemplo, é a superfície mais quente no espaço, por meio do que pelo menos parte do refrigerante evapora. O vapor condensa na superfície fria 31 e acumula antes de escorrer de volta abaixo no rotor a fim de ser vaporizado novamente. O resultado é transferência de calor efetiva entre o rotor e a superfície fria. A carcaça 15 é adicionalmente provido com uma carcaça externa 32 de material isolante térmico e isolante acústico, resultando em um ambiente térmico estável adicional no espaço 18 e uma boa característica acústica do separador.

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Separador centrífugo (1), compreendendo uma carcaça (15) que delimita um espaço (18) que é vedado em relação aos entornos da carcaça e no qual um rotor (2) é arranjado para rotação, cujo rotor forma dentro de si um espaço de separação (7) que é vedado ou isolado do espaço (18), e em cujo espaço de separação ocorre separação centrífuga de pelo menos um componente de maior densidade e pelo menos um componente de menor densidade de um fluido durante operação, em cujo rotor pelo menos uma entrada (9) estende-se para introduzir o dito fluido no espaço de separação, e de cujo rotor pelo menos uma primeira saída (10, 25, 26) estende-se para descarga de pelo menos um componente separado do fluido durante operação, em que o espaço (18) é conectado a um dispositivo de bomba (19, 29) que fica arranjado para remover gás do espaço (18) durante operação, mantendo assim pressão negativa no dito espaço, e em que o rotor (2) compreende pelo menos uma segunda saída (11) estendendo-se de uma porção do espaço de separação (7) até o espaço (18) para descarga de pelo menos um componente de maior densidade separado do fluido durante operação, em que o dispositivo de descarga (24, 29) na forma de uma bomba é arranjado para remover pelo menos um componente de maior densidade separado do fluido do espaço (18) durante operação, caracterizado pelo fato de que dita segunda saída (11) é arranjada para descarga intermitente de pelo menos um componente de maior densidade separado do fluido durante operação.
2. 2. Separador centrífugo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo (20) para suprir um meio no espaço (18), cujo meio é posto em contato de transferência de calor com o rotor (2) a fim de regular a temperatura do rotor.
3. 3. Separador centrífugo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito meio compreende um líquido que no dito contato de transferência de calor é pelo menos parcialmente forçado a

   Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 26/33

   2 / 3 evaporar e formar um meio gasoso no espaço.
4. 4. Separador centrífugo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito meio compreende um meio gasoso.
5. 5. Separador centrífugo, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o dito meio gasoso tem uma densidade menor que a densidade do ar e/ou uma viscosidade menor que a viscosidade do ar.
6. 6. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito meio é jateado em direção ao rotor (2) ou finamente dividido no espaço (18).
7. 7. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que o fluxo do meio para o espaço (18) é acionado por diferença de pressão entre um recipiente para o meio e o espaço e é controlado por uma válvula (21).
8. 8. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma superfície fria (31) no espaço (18) para condensação do dito meio gasoso em um condensado, e em que o condensado é posto em contato de transferência de calor com o rotor (2) a fim de regular a temperatura do rotor.
9. 9. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a carcaça (15) compreende material isolante térmico e/ou isolante acústico (32).
10. 10. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o espaço (18) é vedado ou isolado da câmara de entrada no rotor, ou uma câmara de saída no rotor, ou tanto a câmara de entrada quanto a câmara de saída.
11. 11. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o espaço (18) é vedado em relação a um dispositivo de acionamento (12) que é arranjado para

    Petição 870200000037, de 02/01/2020, pág. 27/33

    3 / 3 prover torque ao rotor (2).
12. 12. Separador centrífugo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um vaso (23) entre o espaço (18) e o dispositivo de descarga (24, 29) para coletar pelo menos um componente separado do fluido.
13. 13. Método em um separador centrífugo, como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

    - remover gás do espaço (18) em torno do rotor, mantendo assim pressão negativa no dito espaço;

    - descarregar de uma porção do espaço de separação (7) no espaço (18) via a dita segunda saída (11) pelo menos um componente de maior densidade separado do fluido durante operação.
14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de:

    - suprir um meio no dito espaço (18), cujo meio é posto em contato de transferência de calor com o rotor (2) a fim de regular a temperatura do rotor, em que o dito meio compreende um líquido que no dito contato de transferência de calor com o rotor (2) é pelo menos parcialmente forçado a evaporar e formar um meio gasoso no espaço, e no qual pelo menos parte do dito meio gasoso é removido do espaço.