PT736322E - Dispositivo para introduzir um gas num liquido - Google Patents

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Description

86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ
DESCRIÇÃO “Dispositivo para introduzir um gás num líquido” O presente invento refere-se a um dispositivo destinado à introdução de um gás no seio de uma massa líquida estática ou em movimento, com vista realizar a solução neste líquido, estando este dispositivo imerso nesta massa líquida.
Tais dispositivos, que se apresentam geralmente com a forma de turbinas imersas, accionadas por um motor eléctrico e sob a hélice das quais desemboca a extremidade de uma conduta de admissão de gás, são utilizados, em particular, nos processos de depuração biológica de efluentes ou de águas residuais, onde os mesmos servem para efectuar uma introdução intensa de ar ou de oxigénio no efluente bruto, assegurando este oxigénio ou este ar uma oxidação directa do efluente e permitindo às bactérias aeróbias viverem e multiplicarem-se. Estes mesmos dispositivos podem igualmente ser aplicados na éxtracção da gordura e do óleo no pré-tratamento nas estações de depuração de águas residuais, pela introdução de ar na massa de água residual, com a forma de bolhas muito finas dispersas, favorecendo este ar a junção das gorduras e espumas na superfície. Já são conhecidos dispositivos que permitem efectuar simultaneamente uma difusão gasosa no seio da massa líquida a arejar e uma mistura desta mesma massa líquida, podendo esta mistura ser mais ou menos violenta em função das condições de aplicação e de utilização de tais dispositivos.
Os dispositivos conhecidos incluem um motor de accionamento de uma caixa de vento, uma tubagem de admissão de gás e uma turbina de difusão radial, que está acoplada a uma turbina de mistura, estando estas duas turbinas imersas na massa líquida e sendo o gás, por exemplo, ar sobre pressão ou não, levado para o centro da turbina de difusão e distribuído entre as pás desta última.
Um exemplo de realização destes dispositivos conhecidos é descrito por FR-A-2 293 235. US-A-5 160 459 descreve um misturador de fluidos destinado designadamente à indústria química, que inclui uma única turbina, constituída de um prato duplo, no qual estão implantadas pás rectangulares, estando alhetas internas dispostas entre os dois pratos a fim de facilitar o escoamento do ar. 2 86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ DE-C-0 828 100 descreve um rotor de misturador, que aspira em duas direcções axiais e no qual as aberturas de aspiração desembocam na mesma câmara de aspiração e numa câmara de rotor comum às duas aberturas. O rotor inclui palhetas inclinadas, deforma curvilínea, em que algumas são mais curtas que as outras.
Partindo desta estado da técnica, o presente invento propõe-se trazer aperfeiçoamentos, designadamente com o objectivo de melhorar a difusão, criando condições que permitem obter bolhas de gás muito finas com um rendimento óptimo das turbinas de difusão e de mistura e evitando qualquer obstrução, que pode ter origem na presença de partículas sólidas na massa líquida a tratar.
Por consequência, este invento tem por objecto um dispositivo para introduzir um gás num líquido que compreende um motor de accionamento, uma caixa de vento, uma tubagem de admissão de gás, uma turbina de mistura e uma turbina de difusão radial, acoplada à dita turbina de mistura, estando as duas turbinas imersas na massa líquida e sendo o gás levado para o centro da turbina de difusão e distribuído entre as alhetas desta última, sendo este dispositivo caracterizado por a dita turbina de difusão incluir uma pluralidade de alhetas radiais, que se prolongam até ao veio da turbina de mistura, alternadas com alhetas radiais, que não se prolongam até ao dito veio, a fim de deixar um intervalo livre entre o dito veio e as respectivas arestas internas das ditas alhetas radiais, estando estes dois jogos de alhetas fixos sob um prato accionado em rotação pelo dito veio, por as ditas alhetas radiais da turbina de difusão se prolongarem lateralmente das pás da turbina de mistura, até uma zona de relativa depressão, situada atrás da turbina, e por estarem previstas alhetas de descarga, montadas por cima do prato que recebe, sob a sua face inferior, as ditas alhetas da turbina de difusão radial.
Graças ao invento, favorece-se a expansão do líquido sobre pressão e, por consequência, a difusão microbolhas na massa líquida. Esta última é assim mais homogénea porque a mesma é admitida no escoamento ascendente, provocado pelas pás da turbina de mistura prolongadas pelas alhetas da turbina de difusão radial.
De acordo com o invento, as duas turbinas estão montadas sob um prato hidráulico, sobre o qual estão montados o motor, a caixa de vento e a tubagem de admissão de gás. 3 06 187
ΕΡ 0 736 322 /PT
De acordo com uma outra característica do dispositivo, objecto do invento, está prevista uma válvula de borboleta, designadamente um porca de comando, colocada sobre a tubagem de admissão de gás, a fim de regular o débito de gás admitido na turbina.
Outras características e vantagens do presente invento, serão salientadas pela descrição feita em seguida de um exemplo de realização não limitativo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a FIG. 1 é uma vista esquemática em corte por 1-1 da FIG. 2, que ilustra um modo de realização preferido do dispositivo objecto do invento; - a FIG. 2 é uma vista em corte por 2-2 da FIG. 1; - a FIG. 3 é uma vista parcial que representa apenas as duas turbinas acopladas num corte por 3-3 da FIG. 4; - a FIG. 4 é uma vista em planta da FIG. 3; e - a FIG. 5 é uma vista em corte por 5-5 da FIG. 3.
Fazendo referência aos desenhos, vê-se que o dispositivo de acordo com este invento é do tipo que compreende um motor de accionamento 16, montado sobre uma caixa de vento 18, na qual desemboca a extremidade de uma tubagem de admissão de gás 20. Este motor acciona um conjunto de turbinas, por intermédio de seu veio de rotação 14. Este conjunto inclui uma turbina de difusão radial 12, acoplada a uma turbina de mistura 10. Como se vê mais particularmente na FIG. 1, o conjunto de turbinas 10-12 é mantido por chaveta na extremidade do veio 14 num cubo 32. O gás, por exemplo, ar sobre pressão ou não, é levado ao centro da turbina de difusão radial 12 entre as alhetas desta última como indicam as setas na FIG. 1. O conjunto de turbinas assim descrito é imerso no seio da massa líquida antes de ser arejada e agitada.
De acordo com o invento, a turbina de difusão radial 12 inclui dois tipos de alhetas dispostas regularmente sob um prato 36 no centro do qual está disposta uma abertura 38 para a admissão do gás levado pela tubagem de admissão de gás 20. Estas alhetas são as seguintes: 4 86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ - uma pluralidade de alhetas radiais de grande comprimento, indicados pela referência 24 que se prolongam desde cubo 32 do conjunto de turbinas até á periferia deste conjunto e; - uma pluralidade de alhetas radiais de comprimento mais curto 26, que não se prolongam até ao cubo 32, tal como se pode ver sobre as FIGS. 3 e 4. Estas alhetas 26 estão alternadas com as alhetas 24.
Graças a esta disposição característica do presente invento, deixa-se um intervalo livre entre o cubo 32 da turbina e, portanto, o veio 14 do motor, e as arestas internas 26' das alhetas 26. Por outro lado, a experiência tem demonstrado que a escolha destes dois tipos de alhetas permitia obter a formação de microbolhas gasosas na extremidade 26" das alhetas, e isto numa alheta em cada duas, a seguir à expansão do líquido sobre pressão neste local.
Tal como se vê claramente nas FIGS. 1 e 3, as alhetas radiais 24 e 26 da turbina de difusão radial 12 prolongam lateralmente as pás da turbina de mistura 10, até a uma zona de depressão (relativa) situada atrás da turbina. As pás da turbina de mistura 10 estão fixas num prato 36, no qual é disposto o cubo 32, que recebe a extremidade do veio de accionamento 14. Assim, cada alheta radial, tal como 24 ou 26, e cada pá da turbina de mistura 10 apresentam uma aresta comum. Graças a esta característica, favorece-se a descompressão do líquido sobre pressão e, por consequência, a difusão de microbolhas no seio da massa líquida. Esta última é portanto mais homogénea porque a mesma é admitida no escoamento ascendente que é gerado pelas pás da turbina de mistura 10, que são prolongadas pelas alhetas 24, 26 da turbina difusão radial 12. A altura das pás da turbina de mistura 10 é escolhida em função da intensidade desejada da mistura. O conjunto de turbinas está montado sob um prato hidráulico 22, sobre o qual estão fixos a caixa de vento 18, o motor 16 e a tubagem de admissão de gás 20.
De acordo com o invento e para facilitar a limpeza das turbinas, eliminando as partículas que se depositam na parte de trás das mesmas, estão previstas alhetas de descarga tais como 28 (FIGS. 1 e 2) que estão montados por cima da
86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ 5 plataforma 36 sobre ο qual estão montados, sob a sua face inferior, os dois tipos de alhetas radiais 24, 26 da turbina de difusão 12.
Sabe-se que a separação efectiva sólido-líquido e a concentração das matérias separadas dependem da libertação suficiente das bolhas de ar em relação às matérias sólidas. Durante uma aplicação do dispositivo de acordo com o invento na separação sólido-líquido, é portanto indispensável manter a turbina no seu ponto de rendimento óptimo em função da sua imersão afim de obter esta libertação óptima das bolhas de ar. De acordo com o presente invento, prevê-se, com este fim, uma válvula de borboleta, designadamente com uma porca de comando 30, colocada sobre a tubagem de admissão de gás 20, a fim de permitir uma regulação do volume de ar admitido no dispositivo, permitindo assim uma regulação empírica da relação ar/sólido, quer dizer do peso de ar libertado (em quilos) por quilograma de matérias em suspensão.
Notar-se-á que a alimentação de gás, por exemplo, de ar ou de oxigénio, pode ser efectuada por intermédio de um compressor, que alimenta a tubagem de admissão de gás, no caso em que são necessários grandes débitos. Deverá ser realçado que esta característica traz consigo uma grande flexibilidade, porque a mesma permite utilizar, simultaneamente, o compressor e as turbinas durante os períodos de ponta e apenas as turbinas fora de tais períodos.
Depreende-se da leitura da descrição anterior que o dispositivo objecto do invento, permite efectuar simultaneamente uma oxigenação por difusão de bolhas de ar ou de oxigénio muito finas através de uma massa líquida e uma mistura homogénea desta massa. O dispositivo de acordo com o invento pode ser aplicado para extrair a gordura e o óleo de efluentes residuais. O mesmo é então imerso na massa líquida de maneira que o ar libertado nesta massa, sob a forma de bolhas muito finas dispersas no seio da massa líquida, favorece a colocação em flutuação das gorduras e espumas na superfície; o dispositivo apresenta então a vantagem de permitir para além do mais uma mistura do fundo sem agitação da superfície susceptível de perturbar a película ou a camada de matérias em flutuação. O dispositivo de acordo com o invento pode ser igualmente utilizado numa instalação de tratamento biológico de águas por lamas activadas. O mesmo é imerso na massa líquida e é alimentado, de preferência, por ar (ou por oxigénio) 6 86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ com pressão. Ο mesmo permite então assegurar simultaneamente uma oxigenação do efluente, permitindo às bactérias aeróbias viverem e de multiplicarem-se, graças à formação de bolhas finas de ar (ou de oxigénio) no seio da massa líquida e permitindo uma mistura desta mesma massa líquida manter a lama activa em suspensão e assegurar a homogeneidade da mistura.
Que fique bem entendido que o presente invento não está limitado aos exemplos de realização e de aplicação mencionados atrás, mas que o mesmo engloba todas as variantes.
Lisboa,
Por EURODEPOL - O AGENTE OFICIAL -
Eng.° ANTÓNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74--4,° 1200-195 LISBOA

Claims (7)

  1. 86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo para introduzir um gás num liquido, o qual compreende um motor accionamento (16), uma caixa de vento (18), uma tubagem de admissão de gás (20), uma turbina de mistura (10) e uma turbina de difusão radial (12), acoplada à dita turbina de mistura, estando as duas turbinas imersas na massa líquida e o sendo o gás levado para o centro da turbina de difusão e distribuído entre as alhetas desta última, sendo este dispositivo caracterizado por a dita turbina de difusão (12) incluir uma pluralidade de alhetas radiais (24) de grande comprimento, que se prolongam até ao veio (14) da turbina de mistura, alternadas com alhetas radiais de comprimento mais curto (26) que não se prolongam até ao dito veio (14), a fim de deixar um intervalo livre entre o dito veio e as respectivas arestas internas (26') das ditas alhetas radiais (26), estando estes dois jogos de alhetas (24, 26) fixos sob um prato (36) accionado em rotação pelo dito veio, por as ditas alhetas radiais (24 - 26) da turbina de difusão (12), se prolongarem lateralmente das pás da turbina de mistura (10), até uma zona de relativa depressão, situada por detrás da turbina, e por estarem previstas alhetas de descarga (28), montadas por cima do prato (36), que recebe, sob a sua face inferior, as ditas alhetas (24, 26) da turbina de difusão radial (12).
  2. 2 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as duas turbinas (10, 12) estarem montadas sob um prato hidráulico (22), sobre o qual estão montados o motor de accionamento (16) a caixa de vento (18) e a tubagem de admissão de gás (20).
  3. 3 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por estar prevista uma válvula de borboleta (30), designadamente com uma porca de comando, colocada sobre a tubagem de admissão de gás (20), a fim de regular o débito de gás admitido dentro da turbina.
  4. 4 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a altura das pás da turbina de mistura (10) ser determinada em função da intensidade desejada da mistura.
  5. 5 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a alimentação de gás ser efectuada por intermédio de um compressor, que alimenta a tubagem de admissão de gás (20). 86 187 ΕΡ Ο 736 322 /ΡΤ 2/2
  6. 6 - Aplicação do dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores na extracção de gordura e de óleo dos efluentes residuais, estando o dispositivo imerso na massa liquida de maneira que o ar liberto nesta massa com a forma de bolhas muito finas dispersas no seio da massa líquida, facilita a junção das gorduras e espumas na superfície.
  7. 7 - Aplicação do dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 ao tratamento biológico das águas por lamas activadas, estando o dispositivo imerso na massa líquida e alimentado, de preferência, com ar sobre pressão, de modo a assegurar simultaneamente uma oxigenação do efluente pelo arrastamento de bolhas de ar no seio da massa líquida e uma mistura desta massa líquida para manter em suspensão a lama activada e assegurar a homogeneidade da mistura. Lisboa, il ?Jl àJ Por EURODEPOL
    Eng.° ANTÓNIO JOÃO I DA CUNHA FERRESRA \ Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4,° 1200495 LISBOA
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