PT1451451E

PT1451451E - Silenciador de expansão de um gás

Info

Publication number: PT1451451E
Application number: PT02802666T
Authority: PT
Inventors: Friou Claude
Original assignee: Bertin Technologies Sa
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2007-01-31
Also published as: WO2003040527A1; ES2271379T3; DK1451451T3; US7416050B2; EP1451451A1; DE60214419T2; ATE338196T1; FR2832181A1; US20040256174A1; EP1451451B1; DE60214419D1; FR2832181B1

Description

ΕΡ 1 451 451 /PT DESCRIÇÃO "Silenciador de expansão de vim gás" 0 presente invento refere-se a um silenciador de expansão de um gás, do tipo que compreende uma peça afunilada tubular de ligação a uma alimentação de gás sob pressão em escoamento subsónico, e um andar de baixa pressão ligado à peça afunilada por orifícios de escoamento sónico do gás e que comporta, na sua extremidade oposta à peça afunilada, orifícios de saída do gás a velocidade subsónica, estando este andar de baixa pressão inteiramente preenchido por uma guarnição metálica porosa.

Um tal silenciador está descrito no documento EP-A-0404801 e é utilizável como injector ou ejector para a expansão de um gás nomeadamente num dispositivo de insuflação que compreende uma série destes silenciadores alimentados com ar quente para o descongelamento dos filtros de entrada de ar de grandes compressores ou de grandes turbinas de gás. Permite uma atenuação de cerca de 25 a 45 dB do ruído que seria produzido por uma expansão sónica directa ao ar livre para uma mesma secção de saída de ar quente, e apresenta numerosas vantagens em relação aos dispositivos concorrentes da técnica anterior, como descrito no documento EP-A-0404801 previamente citado ao qual se poderá reportar em caso de necessidade e cujo conteúdo é aqui incorporado por referência. 0 presente invento tem por objecto aperfeiçoamentos a este silenciador, que permitem aumentar mais a sua eficácia e o seu desempenho.

Propõe para este efeito, um silenciador do tipo previamente citado para a expansão de um gás, que compreende uma peça afunilada tubular de ligação a uma alimentação de gás sob pressão em escoamento subsónico, e um andar de baixa pressão do qual uma extremidade comunica com a peça afunilada por uma série de orifícios de entrada de escoamento do gás a velocidade sónica e cuja outra extremidade comporta orifícios de saída do gás a velocidade subsónica, estando o andar de baixa pressão inteiramente preenchido por uma guarnição metálica porosa, caracterizado por o andar de baixa pressão compreender pelo menos duas partes cilíndricas de diâmetros 2

ΕΡ 1 451 451 /PT diferentes, montados axialmente ponta a ponta e que comunicam entre si, estando a parte de diâmetro mais pequeno ligada à peça afunilada previamente citada e comportando a parte de maior diâmetro os orifícios de saída do gás, sendo os comprimentos axiais das partes cilíndricas do andar de baixa pressão determinados para que a extremidade da parte de pequeno diâmetro que é ligada à extremidade da parte de grande diâmetro faça blindagem entre os orifícios de entrada e os orifícios de saída.

Graças a esta característica do andar de baixa pressão, cria-se um efeito de máscara ou de curva entre os orifícios de entrada do gás e os orifícios de saída, fornecendo este efeito de máscara ou de curva uma atenuação acústica suplementar do ruído que resulta da expansão sónica do gás nos orifícios de entrada.

De acordo com uma outra característica do invento, os orifícios de saída são formados na parede cilíndrica da parte de maior diâmetro e são alimentados por um escoamento de gás sensivelmente radial.

Aumenta-se assim o efeito de curva previamente citado, pelo facto dos orifícios de saída do gás não estarem directamente à vista dos orifícios de entrada.

Adicionalmente, o escoamento radial do gás para os orifícios de saída permite uma alimentação sensivelmente homogénea destes orifícios, de maneira que a velocidade de saída do gás é sensivelmente constante nestes orifícios. Evitam-se assim velocidades excessivas susceptíveis de produzirem ruído à saída do andar de baixa pressão.

Vantajosamente, os orifícios de saída, que são formados na parte cilíndrica de maior diâmetro, podem ser repartidos ao longo de uma única circunferência, o que melhora ainda a uniformidade da sua alimentação.

Numa variante de realização do invento, o andar de baixa pressão compreende pelo menos uma terceira parte cilíndrica, que liga a parte de diâmetro mais pequeno à parte de maior diâmetro e que tem um diâmetro intermédio entre o diâmetro mais pequeno e o maior previamente citados. 3

ΕΡ 1 451 451 /PT Ο invento refere-se igualmente a um dispositivo de insuflação de gás, que comporta uma pluralidade de silenciadores alimentados por rampas paralelas ligadas a um colector de alimentação, sendo este dispositivo caracterizado por os silenciadores serem do tipo acima descrito.

De modo geral, o invento permite uma maior atenuação acústica do ruído produzido pela expansão sónica do gás, sendo esta atenuação acústica da ordem de 35 a 55 dB em relação ao ruído que seria produzido por uma expansão sónica directa do gás ao ar livre para uma mesma secção de saída.

Ganham-se ainda portanto cerca de 5 a 10 dB em relação ao silenciador descrito no documento EP-A-0404801 previamente citado. O invento será melhor compreendido e outras características, pormenores e vantagens deste aparecerão mais claramente com a leitura da descrição que segue, feita a título de exemplo em referência ao desenho anexo, que é uma vista esquemática em corte axial parcial de um silenciador de acordo com o invento. O silenciador 10 representado no desenho compreende uma peça afunilada tubular 12, formada por uma peça maciça em aço inoxidável por exemplo, que comporta uma passagem cilíndrica axial 14 da qual uma extremidade aberta 16 é destinada a ser ligada a uma alimentação com gás sob pressão A de escoamento subsónico e da qual a extremidade oposta é fechada por uma parede transversal de fundo 18 na qual são formados, por exemplo por perfuração, orifícios 20 paralelos ao eixo, que são os orifícios de entrada do gás num andar de baixa pressão 22 .

Este andar de baixa pressão 22 compreende um invólucro metálico formado por duas partes cilíndricas 24, 26 de diâmetros diferentes, cuja parte 24 de diâmetro mais pequeno está ligada à peça afunilada de alimentação 12 e cuja parte 26 de maior diâmetro está ligada à parte 24 e comporta orifícios 28 de saída de gás para o meio circundante.

Os orifícios 28 são formados numa parede cilíndrica da parte 26 de maior diâmetro e são aqui repartidos ao longo de 4 ΕΡ 1 451 451 /PT uma única circunferência. Em variante, estes orifícios 28 poderiam ser repartidos ao longo de várias circunferências, e dispostas em quincôncio de uma circunferência para a outra.

As duas partes 24, 26 estão ligadas uma à outra com impermeabilidade por uma parede transversal 30, fixa por exemplo por soldadura, e comunicam pelos seus espaços internos. A extremidade da parte cilíndrica 26 de maior diâmetro, que está situada do lado oposto à parte 24 de diâmetro mais pequeno, está fechada de maneira estanque por uma parede transversal de fundo 32, que é por exemplo soldada na parede cilíndrica da parte 26. O andar de baixa pressão formado pelas partes cilíndricas 24 e 26 é inteiramente preenchido por uma guarnição metálica porosa 34, da sua extremidade ligada à peça afunilada 12 até à parede de fundo 32 que fecha a parte 26 de maior diâmetro.

Como indicado no documento anterior previamente citado, esta guarnição metálica pode ser uma espuma metálica com células abertas, que tem uma porosidade superior a 50%, ou ainda, uma malha metálica que é gofrada e enrolada apertada sobre si própria para formar um cilindro, ou um tecido de fio metálico enrolado sobre si próprio para formar um rolo cilíndrico apertado. De preferência, a porosidade da guarnição metálica 34 é de cerca de 85-95%. O silenciador de acordo com o invento é constituído por elementos simples, baratos e fáceis de montar. Como representado no desenho, a parte cilíndrica 24 de diâmetro mais pequeno é engatada pela sua extremidade num ressalto 36 da periferia da parede de fundo 18 da peça afunilada 12 e é fixa nesta parede de fundo, por exemplo, por soldadura.

As dimensões axiais e radiais das partes 24, 26 do andar de baixa pressão 22 são tais que os orifícios de saída 28 não estão à vista directa dos orifícios de entrada 20, o que cria um efeito de curva ou de máscara no escoamento de gás no andar de baixa pressão. Este efeito de curva ou de máscara provoca uma reflexão suplementar das ondas acústicas e aumenta a atenuação do ruído produzido pela expansão sónica do gás nos orifícios de entrada 20. 5

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Adicionalmente, graças a este efeito de curva, os orifícios de saída são alimentados por um escoamento sensivelmente radial de gás, gue é mais homogéneo e mais uniforme gue no documento anterior previamente citado. Evitam-se assim as velocidades excessivas nos orifícios de saída 28 e evitam-se os ruídos gue seriam gerados por estas velocidades excessivas. A relação da soma das secções dos orifícios de saída 28 e a soma das secções dos orifícios de entrada 20 está compreendida entre cerca de 5 e 500 no silenciador de acordo com o invento, o que assegura um escoamento do gás a fraca velocidade subsónica nos orifícios de saída 28.

Numa variante de realização, o silenciador de acordo com o invento pode compreender, no andar de baixa pressão 22, mais de duas partes cilíndricas de diâmetros diferentes, por exemplo pelo menos três partes cilíndricas, cujos diâmetros estão escalonados de modo crescente entre a peça afunilada de alimentação 12 e os orifícios de saída de gás no meio circundante. O silenciador de acordo com o invento é realizado vantajosamente em aço inoxidável e é utilizável com gases corrosivos ou gases a temperatura elevada (por exemplo, até cerca de 600°C), fornecidos a uma pressão que pode atingir cerca de 50 bar. No exemplo representado no desenho, a parte 24 tem um diâmetro exterior de cerca de 90 mm, a parte 26 tem um diâmetro exterior de cerca de 170 mm, o comprimento total é de cerca de 23 0 mm e o débito de gás (ar, vapor de água ou outro) pode variar entre cerca de 50 e 300 g/s.

Em variante, para certas aplicações, a parte 26 pode ser delimitada por uma chapa perfurada ou uma grelha. No caso em que uma grelha rodeia a guarnição metálica porosa 34, é a porosidade desta última que determina a secção de saída do gás expandido.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 451 451 /PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Silenciador de expansão de um gás, que comporta uma peça afunilada tubular (12) de ligação a uma alimentação de gás, sob pressão em escoamento subsónico, e um andar de baixa pressão (22) que comunica com a peça afunilada (12) por uma série de orifícios de entrada (20) de escoamento do gás a velocidade sónica e que comporta orifícios (28) de saída do gás a velocidade subsónica, estando o andar de baixa pressão inteiramente preenchido por uma guarnição metálica porosa (34), caracterizado por o andar de baixa pressão (22) compreender pelo menos duas partes cilíndricas (24, 26) de diâmetros diferentes que comunicam entre si, estando a parte (24) de diâmetro mais pequeno ligada à peça afunilada (12) previamente citada e comportando a parte (26) de maior diâmetro os orifícios de saída do gás, estando a parte de pequeno diâmetro (24) ligada à parte de grande diâmetro (26) por uma curva que forma blindagem entre os orifícios de entrada (20) e os orifícios de saída (28).
2. Silenciador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os orifícios de saída (28) serem formados numa parede cilíndrica da parte de grande diâmetro (26) e serem alimentados por um escoamento de gás sensivelmente radial.
3. Silenciador de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por os orifícios de saída (28) estarem repartidos ao longo de uma única circunferência.
4. Silenciador de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o andar de baixa pressão (22) compreender pelo menos uma terceira parte cilíndrica, que liga a parte de diâmetro mais pequeno (22) à parte de maior diâmetro (26) e tendo um diâmetro intermédio entre o diâmetro mais pequeno e o maior.
5. Silenciador de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a relação da soma das secções dos orifícios de saída (28) e a soma das secções dos orifícios de entrada (20) estar compreendida entre cerca de 5 e 500. ΕΡ 1 451 451 /PT 2/2
6. Silenciador de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a guarnição metálica (34) ter uma porosidade de cerca de 85-95%.
7. Silenciador de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a peça afunilada previamente citada ser formada por uma única peça e comportar uma passagem cilíndrica (14) da qual uma extremidade aberta está destinada a ser ligada à alimentação em gás sob pressão e cuja extremidade oposta é fechada por uma parede transversal de fundo (18) através da qual são formados os orifícios de entrada (20).
8. Silenciador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a parte de diâmetro mais pequeno (24) do andar de baixa pressão ser engatada pela sua extremidade cilíndrica num ressalto (36) da dita parede de fundo (18) da peça afunilada e ser fixa por exemplo por soldadura neste ressalto.
9. Silenciador de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por a parte (26) de grande diâmetro estar delimitada por uma chapa perfurada ou uma grelha.
10. Dispositivo de insuflação de gás que comporta uma pluralidade de silenciadores (10) alimentados por rampas paralelas ligadas a um colector de alimentação, caracterizado por os silenciadores (10) serem do tipo descrito numa das reivindicações precedentes. Lisboa