PT714694E - Mangueira para ventilacao de agentes liquidos - Google Patents

Description

EPO 714 694 Β1

DESCRIÇÃO

MANGUEIRA PARA VENTILAÇÃO DE AGENTES LÍQUIDOS O presente invento consiste numa mangueira para ventilação de agentes líquidos, com perfurações periféricas destinadas à alimentação de gás por meio de sopro de precisão no agente líquido.

Com vista a uma multiplicidade de aplicações técnicas e, sobretudo, com vista à manutenção dos processos de formação biológicos durante o tratamento de esgotos, a alimentação de oxigénio num líquido assume particular relevância. O princípio de funcionamento das instalações necessárias para o efeito prevê uma estrutura oca, normalmente instalada no fundo de um recipiente que contém o líquido, que apresenta uma perfuração através de cujos orifícios o agente gaseiforme colocado sobre pressão na estrutura oca escapa. Devido às grandes quantidades de oxigénio necessárias resultam daqui custos energéticos consideráveis.

Deste modo, um dos pressupostos para uma gaseificação económica em termos energéticos é a alimentação de gás por sopro de precisão na fase líquida. Para tanto, são conhecidos elementos de ventilação sob a forma de velas, discos, placas e mangueiras. Como estado da técnica já conhecido mencionamos, para o efeito, os seguintes documentos:

DE 32 24 177 AI DE 36 32 772 Cl DE 93 18 675 UI DE 86 14 739 UI

As publicações prévias são apenas referidas a título de exemplo, uma vez que é conhecido nesta área um grande número de processos e dispositivos protegidos e não protegidos.

No caso das instalações de ventilação já conhecidas, o problema reside normalmente na ocorrência de contracção de bolhas de ar no líquido gaseificado por meio do respectivo ventilador. Verifica-se, assim, uma associação múltipla de pequenas bolhas entre si que se transformam em bolhas de maior dimensão.

Este fenómeno é designado nos círculos de especialistas pelo termo “coalescência”. Através deste tipo de processos de coalescência, a alimentação de gás no líquido é consideravelmente prejudicada. 1 EPO 714 694 Β1

Por forma a evitar esta desvantagem, o documento DE 36 32 772 Cl concebe o elemento anular de alimentação de gás preferencialmente sob a forma toroidal. Este elemento possui um orifício central cêntrico através do qual se dá uma perda considerável na superfície de gaseificação disponível. Verifica-se, deste modo, uma perda de pressão mais elevada no gaseificador propriamente dito, que faz com que, por seu turno, as bolhas passem a apresentar na superfície de gaseificação uma dimensão superior. Com vista a evitar esta desvantagem, há que reduzir o fluxo volumétrico de gás que entra no gaseificador e que provoca o aumento da quantidade de ventiladores a instalar num reservatório de gaseificação, bem como os custos de investimento por parte da entidade exploradora da instalação. O documento DE 86 14 739 U descreve uma instalação em forma de mangueira destinada à ventilação de fluidos. O elemento de ventilação em forma de mangueira apresenta orifícios de passagem a toda a volta que se encontram fechados em estado descarregado e que se abrem quando se dá uma admissão crescente de pressão da cavidade oca para a descarga de gás. A desvantagem de uma perfuração periférica deste tipo num ventilador tipo mangueira pode ser detectada no facto de a mangueira ficar dobrada quando se verifica uma redução da pressão através da pressão hidrostática gerada na parte exterior. As perfurações localizadas nas zonas laterais da mangueira dobrada não são fechadas ou não o são completamente devido às pressões de flexão exercidas na dobragem, de modo que o líquido que está do lado de fora pode penetrar no interior da mangueira dobrada.

Também no que diz respeito às uniões de mangueira, a perfuração periférica do ventilador de mangueira apresenta desvantagens. Na zona do ponto de união do ventilador de mangueira à instalação de alimentação de gás, a mangueira sofre uma deflexão mais ou menos para cima devido à força ascensional exercida aquando da entrada do gás.

As perfurações dilatam-se na zona desta deflexão, pelo que se verifica neste ponto a formação de bolhas de dimensões superiores às das zonas de perfuração não deflectida. Estas bolhas de dimensão superior não são, no entanto, adequadas ao procedimento de ventilação pretendido. Para além disso, se houver um corte do fluxo de gás que insufla a mangueira de ventilação com a sua pressão, as metades da mangueira podem não se sobrepor directamente no ponto de transição para a zona de união, fazendo com que as perfurações existentes nesta zona fiquem mais ou menos abertas. O líquido poderá igualmente, por este motivo, entrar para o interior da mangueira. Deste modo, toma-se 9 EPO 714 694 Β1 necessário um núcleo de apoio interno que vede a mangueira de ventilação contra o excesso de pressão externo.

Aplica-se aqui o invento que se propôs prevenir as desvantagens do estado da técnica e indicar uma mangueira para a ventilação de fluidos que impeça a entrada de líquido para o interior da mangueira nas zonas de união e de inflexão lateral. De acordo com o invento, sugere-se, para o efeito, que a mangueira seja mantida, a toda a volta, isenta de perfurações nas suas extremidades livres da zona de ligação a uma bucha de mangueira e que, para além disso, zonas parciais do perímetro da mangueira apresentem, em toda a sua extensão longitudinal, zonas de parede sem perfurações que, opostas na diametral, formem os pontos de inflexão gerados pela dobragem da mangueira.

Manter a mangueira de acordo com o invento isenta de perfurações nas suas extremidades livres significa que a zona de fixação da mangueira acima da bucha da mangueira e, a partir daí, ao longo de uma extensão preestabelecida, é igualmente mantida sem orifícios. Assim se previne que as fendas sejam dilatadas nesta zona aquando da admissão do gás e da resultante impulsão da mangueira para cima. Deste modo se previne, portanto, que na zona de união se possam formar as nocivas bolhas de grandes dimensões que se formariam por meio de dilatação das fendas alargadas. O documento DE 32 18 460 AI divulga um sistema tubular para a ventilação de água, composto por um tubo de apoio e por uma mangueira de cobertura montada. O tubo de apoio possui fendas colocadas umas atrás das outras em pontos diametralmente opostos, cuja largura corresponde mais ou menos à espessura de parede do tubo de apoio. Neste tubo de apoio encontra-se montada uma mangueira flexível que apresenta uma multiplicidade de orifícios fendidos estreitos que se situam fora da zona das fendas do tubo de apoio. Na zona das curvaturas deste sistema tubular poderão ser dispensadas as fendas do tubo de apoio e/ou os orifícios fendidos da mangueira. São igualmente prevenidas a quebra de pressão assim provocada,, bem como a entrada de líquido em caso de excesso de pressão externo.

As zonas de parede da mangueira isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal, de acordo com o invento, levam a que, por um lado, quando são fabricadas as perfurações -normalmente uma perfuração por agulha - na zona dos flancos, a mangueira não receba orifícios de passagem muito grandes dos quais poderiam, por seu turno, sair bolhas de grandes dimensões implicando as desvantagens já descritas. Para além disso, com estas zonas de parede isentas de perfuração se previne que, aquando da quebra da pressão do gás e EPO 714 694 Β1 da consequente dobragem da mangueira, os poros persistam em estado aberto devido à pressão do líquido exercida da parte de fora nos flancos, podendo provocar a penetração de líquido para o interior da mangueira.

Numa concretização vantajosa são moldadas na superfície da mangueira, na área das zonas de parede isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal, nervuras longitudinais direccionadas para fora. Estas nervuras asseguram, por um lado, a orientação bem posicionada da mangueira aquando do fabrico das perfurações por meio de perfuração por agulha e, ainda, aquando da montagem da mangueira na instalação de ventilação, aumentado, por outro lado, o momento de resistência da mangueira à torção.

Uma outra concretização vantajosa prevê que na área das zonas de parede isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal sejam moldadas ranhuras diametralmente opostas do lado exterior da mangueira.

As referidas ranhuras representam pontos de inflexão teóricos que garantem uma dobragem definida em caso de excesso de pressão externa. A zona periférica isenta de perfuração existente nas extremidades livres da mangueira pode seguir, quanto ao seu dimensionamento do comprimento, a fórmula geral E=T+D+fE. Nesta fórmula, E é o comprimento da zona periférica isenta de perfuração, T o comprimento da mangueira de ventilação na bucha da mangueira, D o diâmetro e fE >1. As vantagens desta medida foram já expostas pormenorizadamente.

As zonas de parede isentas de perfuração a toda a sua extensão longitudinal seguem, de acordo com o invento, a fórmula geral K=2xsxÍk, na qual K é a largura da zona de parede isenta de perfuração a toda a sua extensão longitudinal, s a espessura de parede da mangueira e fk> 1. As vantagens assim obtidas encontram-se também já descritas.

As mangueiras de gaseificação de acordo com o invento encontram-se fixas livremente entre os dispositivos de alimentação de gás nas suas buchas de mangueira. Deste modo, são dispensados os elementos de vedação necessários nos sistemas de gaseificação tradicionais, localizados entre uma construção de suporte e a peça de gaseificação. Fica assim praticamente excluída a ocorrência de fugas durante o serviço.

Com a mangueira de gaseificação de acordo com o invento obtém-se uma formação de fluxo do gás no líquido que se caracteriza por pequenas bolhas de ar. Estas pequenas bolhas de ar são logo cortadas pelo fluxo da superfície da mangueira de gaseificação e introduzidas no Λ EPO 714 694 Β1 agente líquido antes de terem atingido a dimensão crítica das bolhas. Deste modo, devido ao diâmetro da mangueira, evita-se o mais possível a coalescência de pequenas bolhas de ar. Uma vez que se verifica exactamente a ocorrência das mesmas bolhas na parte inferior da mangueira e na parte superior da mangueira, obtém-se também uma corrente no fundo do reservatório que previne com segurança o depósito de lodo activado.

No desenho estão representados em esquema exemplos de concretização da mangueira de gaseificação de acordo com o invento, exibindo a:

Fig. 1 a mangueira na zona de fixação na bucha de mangueira

Fig. 2 a mangueira de acordo com a Fig. 1 sem admissão de pressão a partir do interior

Fig. 3 a mangueira de acordo com a Fig. 2 seccionada ao longo da linha E-E

Fig. 4 a mangueira de acordo com a Fig. 1 seccionada ao longo da linha D-D. A Fig. 1 exibe a mangueira 1 na zona de fixação na bucha de mangueira 2. A bucha de mangueira 2 faz parte do dispositivo de gaseificação conectado a montante, não representado no desenho. A mangueira 1 propriamente dita está representada em corte longitudinal e a representação não exibe a fixação da mangueira nas extremidades livres opostas. Esta fixação é, no entanto, simétrica à zona de fixação exibida, podendo a sua representação ser, deste modo, negligenciada no desenho. 0 comprimento E assinala a zona periférica isenta de perfuração da mangueira 1, a partir da qual o comprimento parcial T da bucha de mangueira 2 está montado. D assinala o diâmetro da mangueira. O gás entra através da bucha 2 e da área do comprimento da zona periférica isenta de perfuração E da mangueira que não se encontra fixada na bucha 2, na secção livre da mangueira com as zonas de parede perfuradas. A partir desse ponto, sai através da perfuração, na direcção da seta, do lúmen da mangueira para a atmosfera líquida circundante.

Na Fig. 2 encontra-se representada a mangueira 1 de acordo com a Fig. 1, sem admissão de pressão a partir do interior. Devido ao excesso de pressão hidrostática externa, a mangueira 1 está dobrada na zona da perfuração. A zona de transição entre a forma dobrada da mangueira e a extremidade da mangueira T colocada sobre a bucha 2 estende-se conicamente até à borda da bucha. Uma vez que nesta área não se encontram perfurações na superfície da mangueira, não se verifica a desvantajosa abertura de poros. EPO 714 694 Β1 O corte exibido na Fig. 3 através da mangueira 1 de acordo com a Fig. 2, ao longo da linha E-E, mostra que a mangueira com as suas zonas perfuradas 11,12 se encontra comprimida devido à pressão hidrostática externa. As zonas laterais 13, 14 na sua forma não perfurada não se encontram comprimidas, formando antes orifícios de passagem longitudinais nas bordas da mangueira.

As nervuras 15 ou ranhuras 16 encontram-se moldadas axialmente nos pontos mais elevados destas zonas de parede. As referidas nervuras 15 ou ranhuras 16 facilitam, entre outros, a dobragem da mangueira 1 com as suas zonas perfuradas 11,12.

Na Fig. 4 está por fim representada a mangueira 1 com admissão de pressão interior, em corte transversal, ao longo da linha D-D. Também aqui ambas as alternativas das zonas de parede são exibidas, por um lado, pelas nervuras 15 e, por outro lado, pelas ranhuras 16. A separação central do corte transversal da mangueira representado no desenho significa que as nervuras 15 se encontram moldadas de ambos os lados ou as ranhuras 16 se encontram desmoldadas de ambos os lados.

Lisboa, 2 l» FEV. im Pela requerente O Mandatário MARIA WÍANUEL RAMOS LUCAS ' advogada

Cont. N.« 193 691 124

Largo de S. Domingos, 1 Tel. 265 228 685-Fax 265 228 637 2910-092 SETÚBAL - PORTUGAL

Claims (5)

1. EPO 714 694 Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Mangueira para a ventilação de agentes líquidos com perfurações periféricas destinadas à alimentação de gás por sopro de precisão no agente líquido, em que a mangueira é mantida isenta de perfurações periféricas na zona das curvaturas e caracterizada por as zonas periféricas isentas de perfuração da mangueira (1) se situarem, nas suas extremidades livres, na zona da união (T) a uma bucha de mangueira (2) e por, para além disso, zonas parciais do perímetro da mangueira apresentarem zonas de parede isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal (13, 14) que, opostas na diametral, formam os pontos de inflexão gerados pela dobragem da mangueira (1).
2. 2. Mangueira de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a zona periférica isenta de perfuração (13, 14) seguir, nas extremidades livres da mangueira, quanto ao seu dimensionamento do comprimento, a fórmula geral E = T + D x fE, na qual E representa o comprimento da zona periférica isenta de perfuração, T o comprimento da mangueira (1) na bucha da mangueira (2), D o diâmetro da mangueira (1) e fE > 1.
3. 3. Mangueira de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as zonas de parede isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal (13,14) seguirem a fórmula geral K = 2 x s x fK, na qual K é a zona de parede isenta de perfuração em toda a sua extensão longitudinal, s a espessura de parede da mangueira e fk> 1
4. 4. Mangueira de acordo com as reivindicações 1 ou 3, caracterizada por serem moldadas na superfície da mangueira, na área das zonas de parede isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal (13,14), nervuras longitudinais direccionadas para fora (15).
5. 5. Mangueira de acordo com as reivindicações 1 ou 3, caracterizada por na área das zonas de parede isentas de perfuração em toda a sua extensão longitudinal (13, 14) serem moldadas ranhuras diametralmente opostas (16) do lado exterior da mangueira. Lisboa, 2 h FEV. 2000 Pela Requerente O Mandatário

   'a/icu ÍANUEL RAMOS LUCAS advogaba Cont. N.» 193 691 124 rgo de S. Domingos, 1 Tel. 265 228 685-Fax 265 228 637 2910-092 SETÚBAL - PORTUGAL 1