RO122369B1

RO122369B1 - Vas de filtrare şi procedeu de filtrare pentru un sistem de comprimare cu compresor rotativ de gaz

Info

Publication number: RO122369B1
Application number: ROA200500434A
Authority: RO
Inventors: David J. Burns; John A. Krogue; Tomas I. Borjon
Original assignee: Perry Equipment Corporation
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2009-04-30
Also published as: CA2506544A1; US6858067B2; CA2506544C; AU2003290712A1; CN100398180C; CN1735449A; WO2004044428A3; WO2004044428A2; AU2003290712A8; US20040089153A1

Abstract

Invenţia se referă la un vas de filtrare şi la un procedeu de filtrare pentru un sistem de comprimare cu un compresor rotativ de gaz. Vasul conform invenţiei cuprinde o carcasă (41) poziţionată vertical, având un orificiu (43) de intrare, o regiune (45) turbionară de coliziune, situată în interiorul unei regiuni (47) inferioare a carcasei (41) şi care comunică cu orificiul (43) de intrare, utilizând o mişcare circulară uniformă, pentru introducerea unei forţe centrifuge asupra gazului şi fluidelor lichide care intră în carcasă (41), forţa centrifugă acţionând pentru separarea fluidelor relativ grele de fluidele relativ uşoare, o ţeavă (53) descendentă, aranjată vertical, situată central în interiorul carcasei (41), o regiune (67) de omogenizare, situată deasupra regiunii (45) turbionare de coliziune, în interiorul carcasei (41) conţinând o multitudine de elemente (69) filtrante de omogenizare şi comunicând cu regiunea (45) turbionară de coliziune prin intermediul ţevii (53) descendente, pentru a primi fluidele relativ grele, separate în regiunea (45) turbionară de coliziune şi pentru separarea oricăror lichide rămase în fluide, şi un orificiu de ieşire din carcasă (41), pentru primirea şi descărcarea fluidelor filtrate. Procedeul conform invenţiei constă, într-o primă etapă, din primirea unui fluid de gaz, la presiune scăzută, într-un compresor rotativ cu şurub, apoi comprimarea fluxului de gaz aflat la presiune scăzută, cu ajutorul compresorului rotativ cu şurub, în timpul ungerii compresorului cu un lubrifiant, pentru a crea, în acest fel, un amestec comprimat gaz/ulei, separarea amestecului comprimat gaz/ulei, recircularea lubr

Description

Invenția de față se referă la un vas de filtrare și la un procedeu de filtrare pentru un sistem de comprimare cu compresor rotativ de gaz și, în special, la un vas de filtrare prin coalescență, care separă lubrifiantul pentru a elimina particulele lichide din fluxul de gaz, utilizând un compresor rotativ, cu șurub.

Compresoarele rotative cu camă elicoidală, cunoscute în mod obișnuit sub denumirea de compresoare cu șurub, au devenit din ce în ce mai utilizate în cadrul ramurilor industriale ale compresoarelorcu aer, ale utilajelor frigorifice și ale prelucrării gazului. Aceste utilaje cu șurub utilizează rotoare sau șuruburi pentru a împinge sau comprima gazul la o presiune ridicată. în mod obișnuit, două rotoare cilindrice sunt montate pe arbori separați, în interiorul unei carcase cu dublu-tambur, goală la interior.

Pereții laterali ai carcasei compresorului formează doi cilindri paraleli care se suprapun și în care sunt montate rotoarele, într-o poziție față în față cu arborii lor, în general, orizontali. Camele ce se extind elicoidal și canelurile de pe suprafețele exterioare ale rotoarelor se potrivesc una cu cealaltă în timpul operării, pentru a forma o serie de spații în zig-zag între rotoare. Aceste spații formează o cameră continuă de compresie, care comunică cu orificiul de intrare a gazului în compresor, spațiile fiind reduse continuu în volum, pe măsură ce rotoarele se rotesc pentru a comprima gazul către o fantă de evacuare de la capătul opus al carcasei.

Rotoarele compresorului cu șurub se întrepătrund în interiorul carcasei și se rotesc sincronizat, în direcții opuse. Ca rezultat, gazul este deplasat prin carcasă, de la țeava de intrare, situată la unul dintre capetele carcasei, către o țeavă de evacuare, situată la capătul opus.

Arborii rotoarelor sunt, în mod obișnuit, sprijiniți, la capetele lor, de carcasă, cu ajutorul unor lagăre lubrefiate sau etanșate, care primesc o cantitate constantă de lubrifiant, de la un sistem de circulare a lubrifiantului. Lubrifianții sunt, în mod normal, lichide pe bază de ulei, denumite obișnuit în industrie lubrifianți. Compresoarele cu șurub de tipul celor prezentate includ, de asemenea, un mijloc de recirculare a lubrifiantului prin interiorul caracasei compresorului. Injectarea lubrifiantului direct în fluxul de gaz ajută la răcirea și lubrifierea rotoarelor, blochează scurgerile de gaz între și în jurul rotoarelor, atenuează coroziunea și reduce la minimum nivelul de zgomot al compresorului cu șurub.

Ca rezultat al sistemului de lubrifiere utilizat, un compresor obișnuit, cu șurub cufundat în ulei, descarcă un flux cu o presiune și o temperatură ridicate și care este un amestec de lubrifiant și gaz comprimat. Uleiul și oricare altă impuritate lichidă sau solidă trebuie separate de fluxul de gaz aflat la presiune ridicată. Această aplicație particulară este dificilă din cauza concentrației ridicate de lubrifiant, ca lichid liber, și a aerosolilor din fluxul de fluid. Dispozitivele standard de coalescență a gazului manevrează o cantitate relativ mică de lichid, în timp ce compresoarele cu șurub pentru omogenizarea particulelor lichide de lubrifiant pot fi proiectate pentru a manevra rate de lubrifianți de până la 200 GMP. Cele mai multe dintre soluțiile din stadiul tehnicii se bazează pe separarea gravitațională, în orificiul de intrare sau secțiunile vasului de filtrare, și au utilizat elemente de coalescență (omogenizare) standardizate în această ramură industrială, aerosol și o proiectare a unei secțiuni de îndepărtare prin pulverizare în cadrul vasului.

Este important ca elementul de separare a lubrifiantului să fie foarte eficient în ceea ce privește îndepărtarea lubrifiantului. Pierderea continuă excesivă a lubrifiantului devine un element de întreținere costisitor din moment ce majoritatea compresoarelor cu șurub utilizează uleiuri sintetice scumpe. Lubrifianții sintetici se răspândesc de asemenea în conducta de gaz natural, împiedicând eliminarea impurităților, fapt ce provoacă în mod obișnuit funcționarea defectuoasă a echipamentului de procesare a gazului natural.

RO 122369 Β1

Vasul și procedeul de filtrare, conform prezentei invenții, sunt destinate unui proces 1 de filtrare și omogenizare a lichidului și a particulelor de ulei, pentru a asigura un flux de lichid liber, curat, în sistemele de compresoare cu șurub, de tipul celor avute în vedere mai 3 sus.

Vasul de filtrare, conform invenției, este utilizat cu un compresor rotativ cu șurub, 5 pentru primirea unui amestec lichid/gaz comprimat descărcat dintr-un compresor și pentru a crea un flux de gaz la ieșire, în mod esențial liber de lichid. 7

Vasul de filtrare, conform invenției, este montat în aval de compresor, pentru a reprimi sau prinde lubrifiantul și pentru a omogeniza și îndepărta aerosolii de lubrifiant 9 generați de forțele de forfecare produse în compresor. Odată ce lubrifiantul este reținut, acesta este depozitat într-un bazin de decantare din interiorul vasului de filtrare, pentru o 11 perioadă scurtă de timp, și apoi este pompat înapoi în compresor, pentru încă un ciclu.

Vasul include o carcasă poziționată vertical, având un orificiu de intrare. O regiune 13 turbionară de coliziune este situată în interiorul regiunii inferioare a carcasei vasului și comunică cu orificiul de intrare al vasului. Regiunea turbionară de coliziune utilizează 15 mișcarea circulară uniformă, pentru a induce o forță centrifugă asupra gazului și a fluidelor lichide care intră în carcasa vasului. Forța centrifugă acționează pentru a separa fluidele 17 relativ grele de fluidele relativ ușoare. O țeavă descendentă, poziționată vertical, este situată central în interiorul carcasei vasului de filtrare. O regiune de coalescență (omogenizare) este 19 situată deasupra regiunii turbionare de coliziune, în interiorul carcasei vasului și conține o multitudine de elemente de omogenizare filtrante. Regiunea de omogenizare comunică cu 21 regiunea turbionară de coliziune prin intermediul țevii descendente, pentru a primi fluidele relativ ușoare, separate în regiunea turbionară de coliziune, și pentru separarea oricăror 23 lichide antrenate rămase în fluide. Un orificiu de ieșire al carcasei vasului primește și descarcă fluidele filtrate. 25

De preferință, carcasa vasului are în general pereți interiori cilindrici. Țeava descendentă are o formă exterioară în general cilindrică și este situată în general de-a lungul axei 27 centrale verticale a carcasei vasului. Pereții laterali cilindrici ai carcasei vasului și suprafața exterioară a țevii descendente servesc pentru a crea forța centrifugă ce este exercitată 29 asupra fluidelor care intră în carcasa vasului. Țeava descendentă, în forma preferată, are o formă în trepte, care facilitează separarea lichidului vrac de gaz în cadrul fluidelor ce intră 31 în carcasa vasului.

Elementele de omogenizare filtrante preferate cuprind, fiecare, o porțiune poroasă, 33 fiecare element fiind montat în interiorul unei carcase rigide verticale. Fiecare carcasă rigidă verticală este, de preferință, un cilindru metalic, având o lungime și un diametru interior 35 pentru primirea elementului omogenizator poros. Cilindrii metalici au găuri crestate de-a lungul întregii lor lungimi, fiecare element omogenizator acționând ca un condiționator al 37 fluxului de gaz, prin stabilizarea curgerii gazului în jurul elementului omogenizator conținut în acesta. Găurile crestate prevăzute de-a lungul lungimii fiecărui element omogenizator 39 asigură o ușoară contrapresiune asupra fluidului, ieșind din elementele omogenizatoare, rezultând în acest fel o curgere mult mai uniformă a gazului. 41

Un procedeu este de asemenea prezentat, pentru compresia fluidelor, în care un flux de gaz aflat la presiune scăzută este primit într-un compresor rotativ cu șurub. 43

Fluxul de gaz cu presiune scăzută este comprimat în interiorul compresorului rotativ cu șurub, în timpul ungerii compresorului cu un lubrifiant, pentru a crea un amestec gaz/ulei 45 comprimat. Amestecul gaz/ulei este separat mai întâi prin scoaterea lichidelor vrac, într-o primă etapă de filtrare, realizată în vasul de filtrare care utilizează un mijloc turbionar de coliziune, 47 având o mișcare circulară uniformă, pentru a induce o forță centrifugă asupra amestecului

RO 122369 Β1 gaz/ulei ce intră în vas. Forța centrifugă acționează pentru a separa lubrifiantul relativ greu de constituenții de gaz relativ ușori ai amestecului, pentru a produce un gaz comprimat, având lichide antrenate. După aceasta, gazul comprimat, având lichidele antrenate, este supus unei a doua etape de filtrare, în cadrul aceluiași vas de filtrare, prin trecerea gazului comprimat printr-o multitudine de elemente de omogenizare filtrante. Lubrifiantul separat este din nou recirculat în compresorul rotativ cu șurub, în timp ce gazul comprimat filtrat este descărcat într-un al doilea flux din vasul de filtrare.

Un sistem compresor este, de asemenea, prezentat, pentru a fi utilizat la curgerea fluidelor, în vederea obținerii unei curgeri fără lichid. Sistemul cuprinde un compresor rotativ cu șurub, incluzând:

- un orificiu de intrare, pentru primirea unui flux de gaz la presiune scăzută;

- o fantă principală de ungere, pentru primirea lubrifiantului;

- un prim mijloc de acționare, pentru alimentarea compresorului rotativ cu șurub;

- un orificiu de descărcare, pentru evacuarea din compresor a amestecului gaz/ulei comprimat aflat la presiune ridicată.

Un vas de filtrare este prevăzut pentru primirea amestecului gaz/ulei din compresorul descris mai sus. Lubrifiantul separat este condus către fanta principală de injectare a lubrifiantului în compresor, în timp ce gazul comprimat filtrat este descărcat din vas.

Vasul de filtrare de tipul celui descris mai sus poate fi poziționat, de asemenea, în amonte față de compresorul rotativ cu șurub, pentru a filtra gazul pe latura de aspirație a compresorului. Ca și vasul de filtrare utilizat pe partea de descărcare a compresorului, unitatea de filtrare de pe latura de aspirație prezintă, de asemenea, într-o primă fază, o regiune turbionară de coliziune și, într-o a doua fază, o regiune filtrantă de omogenizare.

Acest aranjament ar putea fi utilizat în mod obișnuit acolo unde fluxul de intrare în compresor are sau ar putea avea o încărcătură foarte mare de lichid. într-un asemenea aranjament, vasul de filtrare din amonte ar putea ține compresorul cu șurub curat, vasul de filtrare din aval fiind folosit pentru îndepărtarea lubrifiantului din zona de descărcare a gazului, a compresorului.

Obiective, caracteristici și avantaje suplimentare vor reieși din descrierea care urmează, prezentată în legătură și cu fig. 1 -*-7, ce reprezintă:

- fig. 1 - diagramă schematică simplificată, a sistemului compresor cu șurub, conform stadiului tehnicii;

- fig. 2 - vedere separată a unuia dintre elementele de filtrare utilizat în cadrul vasului de filtrare, conform invenției;

- fig. 3 - vedere schematică, simplificată a compresorului cu șurub, ilustrând desfășurarea celor două etape în interiorul vasului de filtrare, conform prezentei invenții;

- fig. 4 - vedere separată a carcasei filtrului utilizat în cadrul vasului de filtrare, conform invenției;

- fig. 5 - vedere în secțiune transversală, luată de-a lungul liniilor V-V, din fig. 4;

- fig. 6 - vedere în secțiune, văzută din partea stângă, a vasului de filtrare, conform invenției;

- fig. 7 - vedere în secțiune, văzută din partea dreaptă a vasului de filtrare din fig. 6.

Fig. 1 prezintă, într-o manieră simplificată, schema unui procedeu și un sistem compresor din stadiul tehnicii, pentru compresia gazului, utilizând un compresor de gaz rotativ cu șurub 11. Compresorul 11 este un compresor convențional rotativ cu șurub cufundat în ulei, așa cum este cunoscut persoanelor de specialitate din acest domeniu.

Un flux de alimentare cu gaz 13, de la o sondă de gaz natural sau de la altă sursă, este livrat la un epurator de gaze 15, pentru separarea fluidelor și a solidelor antrenate de

RO 122369 Β1 către fluxul de gaz 13. Epuratorul de gaze 15 poate fi orice separator convențional în două 1 sau trei faze, care descarcă un flux de lichid 17, către un rezervor de depozitare, și un flux de gaz 19 în mod esențial uscat, aflat la presiune scăzută, către compresorul 11.0 porțiune 3 a fluxului de gaz 19 poate fi, de asemenea, utilizat pentru punerea în funcțiune a primului mijloc de acționare 21, care este utilizat pentru acționarea compresorului 11. Totuși, o varie- 5 tate de alte tipuri de motoare mecanice sau electrice pot fi, de asemenea, utilizate pentru acționarea compresorului 11. 7

Compresorul 11 primește gazul la presiune scăzută, prin orificiul de intrare 23. Un lubrifiant adecvat este livrat către interiorul carcasei compresorului 11, printr-o fantă princi- 9 pală de injecție 25 a uleiului, unde acesta este amestecat cu gazul pentru a forma un amestec cu presiune scăzută gaz/ulei. Amestecul cu presiune scăzută gaz/ulei este comprimat 11 și descărcat din compresorul 11, prin fanta de descărcare 27, în fluxul de amestec gaz/ulei 29 aflat la o presiune ridicată. Un vas separator/filtrant 31 primește fluxul de gaz 29 aflat la 13 presiune ridicată și separă fluxul într-un flux de gaz de descărcare 33 și un flux de lubrifiant gaz de descărcare 35. O țeavă de aspirație 40 face legătura între vasul separator/filtrant și 15 fluxul de gaz din conducta 19. Fluxul de gaz de descărcare 33 avansează mai departe, pentru procesări ulterioare și/sau distribuția către consumatori. Fluxul de ulei 36 aflat la 17 temperatură ridicată trece în mod obișnuit printr-un răcitor 37 al lubrifiantului, sau lubrifiantul pur și simplu poate fi colectat pe fundul vasului 31. Uleiul este, de preferință, răcit în inter- 19 valul 120-200°F (49-93°C) și este apoi recirculat, prin întoarcerea în conducta 37 și unitatea de filtrare 39, prin punctul de intrare adecvat pentru lubrifierea etanșărilor, lagărelor și a 21 șuruburilor compresorului 11.

Fig. 6 este o vedere laterală în secțiune transversală a vasului de filtrare 32, conform 23 invenției, care poate fi folosit în locul vasului convențional 31, descris mai sus. Vasul 32 cuprinde o carcasă 41 poziționată vertical, având un orificiu de intrare 43. O regiune turbio- 25 nară de coliziune 45 este situată în interiorul regiunii inferioare 47 a carcasei vasului și comunică cu orificiul de intrare 43. Așa cum poate fi observat din fig. 6, carcasa 41 a vasului 27 are, în general, pereții laterali interiori 49 cilindrici și o axă centrală verticală 51. O țeavă descendentă 53, poziționată vertical, include un corp cilindric ce este situat în general de-a 29 lungul axei centrale verticale 51 a carcasei vasului. Așa cum se poate observa cu ajutorul săgeților reprezentând curgerea gazului prin orificiul de intrare 43, pereții laterali cilindrici 49 31 ai carcasei 41 a vasului și suprafața exterioară 55 a țevii descendente 53 servesc pentru a crea o forță centrifugă ce se exercită pe amestecul gaz/ulei ce intră în carcasa vasului prin 33 orificiul de intrare 43.

Deflectoarele de curgere 72, din fig. 6, sunt atașate la țeava descendentă 53, iar 35 pereții laterali interiori 49 cilindrici sunt proiectați să împartă mișcarea circulară a amestecului gaz/lichid. Acesta determină ca lubrifiantul prezent în gazele de intrare să fie afectat de for- 37 țele centrifuge, forțând constituenții mai grei din ulei să se deplaseze pe o direcție elicoidală către în jos, prin ecranul amortizor 57 și în rezervorul 59. Ecranul de amortizare 57, situat 39 sub dispozitivul turbionar de coliziune, lucrează pentru împrăștierea curgerii gazului în sus și departe de lichidele depozitate. Lubrifiantul din rezervorul 59 poate fi pompat din rezervor 41 înapoi în compresor, atunci când se dorește, pentru un nou ciclu de lubrifiere.

Așa cum rezultă din fig. 6, o porțiune a peretelui lateral cilindric al țevii descendente 43 53 este tăiată pe o porțiune a circumferinței acesteia, pentru a crea o treaptă 65. Gazul natural, împreună cu micile impurități solide și lichide rămase se va îndrepta din nou în sus, 45 odată ce fluxul de gaz atinge treapta 65, și se va deplasa către în sus, prin interiorul țevii descendente 53, către o regiune cu elemente de omogenizare 67, situată deasupra regiunii 47

RO 122369 Β1 turbionare de coliziune 45, în interiorul carcasei vasului. Regiunea de omogenizare 67 include o multitudine de elemente de omogenizare filtrante 69, care sunt poziționate vertical, în general paralele cu axa centrală verticală 51, în interiorul regiunii superioare 71 a carcasei vasului. Elementele de omogenizare 69 sunt montate pe mantaua unei țevi 70, care separă regiunile superioară și inferioară ale carcasei vasului. Impuritățile rămase în fluxul de gaz ce intră în elementele de omogenizare filtrante 69 includ mici particule solide și aerosoli lichizi ce au fost prea mici ca să fie afectați de forțele centrifuge realizate de către dispozitivul turbionar de coliziune.

Așa cum se poate vedea în fig. 2, 4 și 5, fiecare element de omogenizare filtrant 69 include un element filtrant poros 73, care este un tub de drenare omogenizator/gravitațional. Așa cum va fi explicat în legătură și cu fig. 3, într-un exemplu de realizare a invenției, pe latura de descărcare a compresorului, elementele de omogenizare 73 sunt elemente cu miez fără crestături interioare.

într-un alt exemplu de realizare a invenției, unde elementele sunt utilizate pe latura de aspirație a compresorului, elementele de omogenizare poroase 73 sunt realizate fără miez, având o gaură centrală 75 în interiorul pereților laterali interiori, pereții laterali interiori având crestături, o crestătură 79 fiind prezentată în fig. 5.

Crestăturile 79 îndepărtează orice solide antrenate de gazele ce trec prin elementul 73.

în forma preferată, elementele de filtrare 73 sunt elemente PEACH® disponibile comercial de la Perry Equipment Corporation of Mineral Wells, Texas. Elementele de filtrare sunt înglobate într-o nețesută. Materialul este de preferință fabricat dintr-un amestec substanțial omogen, de fibră de bază și material de legătură care este încălzit și comprimat, pentru a forma o primă bandă de nețesută, cu porozitatea selectată. Prima bandă de nețesută este înfășurată în spirală în jurul ei, în mai mai multe straturi suprapuse 81,83,85 și 87, ca în fig. 2, pentru a forma o primă bandă având o grosime radială selectată. O a doua bandă de nețesută, similară primei benzi, cu porozitate selectată, care, în general, diferă de porozitatea primei benzi de nețesută, este înfășurată în spirală în jurul ei, în mai multe straturi suprapuse, pentru a forma o a doua bandă, având o grosime radială selectată. Prima și cea de-a doua bandă sunt suprapuse și legate împreună, pentru a forma elementul de filtrare poros 73, cu autosusținere. Numeroase benzi 89, 91,93 și 95 sunt ilustrate în fig. 2.

Elementele de filtrare poroase și metoda lor de fabricare este descrisă în brevetul US 5827430, eliberat la 27.10.1998 - Perry, Jr. și alții, și cesionat solicitantului prezentei cereri de brevet.

Fiecare element filtrant poros 73 este montat într-o carcasă rigidă verticală 69, conform fig. 4. Fiecare carcasă rigidă verticală 69 este un cilindru metalic, având lungimea I și un diametru interior 99, pentru primirea elementului de omogenizare poros. Pereții 101 ai cilindrului metalic sunt prevăzuți cu deschideri crestate sau găuri 98 de-a lungul întregii lor lungimi, astfel că fiecare carcasă de omogenizare acționează ca un condiționator asupra fluxului de gaz, prin stabilizarea curgerii gazului în jurul elementelor de omogenizare conținute în această carcasă. Găurile crestate prevăzute de-a lungul fiecărui element asigură o ușoară contrapresiune asupra fluidului ce iese din elementele de omogenizare, având ca efect o curgere mult mai uniformă a gazului. Curgerea gazului este ilustrată prin intermediul săgeților, conform fig. 4. Carcasa este descrisă în mod mult mai detaliat în brevetul US 6168647, eliberat la 2.01.2001, și cesionat solicitantului prezentei cereri de brevet. Carcasele sunt disponibile comercial de la firma Perry Equipment Corporation of Mineral Wells, Texas, ca deflectoare crestate de curgere.

RO 122369 Β1

Curgerea gazului prin regiunea elementului de omogenizare 67 este de la interiorul 1 elementului poros 73 către exterior. Interiorul stratului elementului filtrant fixează particulele solide și le ține departe de matricea de omogenizare. Matricea de omogenizare a mediului 3 poros va omogeniza și usca gravitațional lichidul pulverizat rămas și aerosolii din fluxul de gaz. întregul flux de gaz curge de-a lungul miezului scobit al elementelor poroase, apoi prin 5 peretele mediului de omogenizare și în zona liberă 100, conform fig. 5. Unele porțiuni ale fluxului de gaz curg prin deschiderile 98, cu fluxul rămas curgând de-a lungul zonei libere 7 100 și ieșind din carcasa elementului crestat, prin orificiile 102 din porțiunea de capăt 104. Picăturile de lichid care sunt aruncate în zona liberă 100 asigură un mecanism de spălare 9 cu lichid, pentru a colecta picături microfine de lichid, antrenate în fluxul de gaz.

Carcasa elementului crestat 69 este un dispozitiv multifuncțional. Acesta acționează 11 ca un mecanism de suport și etanșare pentru elementul poros 73 și permite, de asemenea, utilizarea unui element tubular fără miez în anumite aplicații (precum în cazul părții de aspi- 13 rație a compresorului), reducând în acest fel costul de înlocuire al unui element. Așa cum a fost explicat, acesta lucrează și ca un dispozitiv de distribuție a curgerii, datorită faptului că 15 găurile crestate asigură o contrapresiune mică asupra elementului, forțând gazul să curgă mai ușor de-a lungul întregii lungimi a tubului. Ceața de lichid și aerosolii care sunt îndepăr- 17 tați din fluxul de gaz de către elemente și carcasa lor crestată sunt uscați gravitațional într-un rezervor de decantare superior 103. 19

Lubrifiantul este aspirat continuu din această zonă, înapoi către partea de aspirație a compresorului 11. Gazul curat care părăsește carcasa crestată 69 se deplasează către 21 vârful vasului și curge peste deversorul duzei de evacuare 105, înainte de ieșirea prin orificiul de evacuare 107. Deversorul duzei de evacuare 105 ajută la tragerea gazului chiar și din fie- 23 care element, reducând în acest fel alunecarea fluxului de gaz și acumularea.

Carcasa crestată 69 a elementului lucrează de asemenea ca o suprafață secundară 25 de colectare a lichidului atunci când unitatea este în condiții de curgere de refulare. Când ratele de curgere a lichidului sunt mai mari decât capacitatea proiectată a unității de intrare 27 a vasului, elementele vor elibera rapid lichid omogenizat sub formă pulverizată. Stratul exterior al carcaselor crestate 69 va prinde și usca gravitațional multe dintre aceste lichide care 29 altfel ar refula.

Fig. 3 este o vedere schematică simplificată, prezentând aranjamentul a două vase 31 de filtrare, conform invenției. în cadrul procedeului prezentat în fig. 3, o unitate de filtrare 109 este situată pe partea de descărcare a compresorului cu șurub 111, în timp ce o altă unitate 33 113 este poziționată pe partea de aspirație a compresorului. Așa cum s-a precizat anterior, elementele de filtrare din cadrul unității de filtrare utilizate pe partea de aspirație a compre- 35 sorului 111 sunt elemente fără miez, în timp ce elementele de filtrare utilizate pe latura de descărcare a compresorului 111 sunt cu miez, datorită presiunilor ridicate care apar. Ambele 37 sunt elemente PEACH®, disponibile comercial, așa cum s-a menționat anterior. în cadrul procedeului de comprimare ilustrat în fig. 3, fluxul de gaz de aspirație ce intră prin orificiul de 39 intrare 115 este filtrat de către unitatea 113 și traversează conducta de aspirație 117 a compresorului, către flanșa 119 a compresorului 111. Amestecul gaz/ulei aflat la presiune 41 ridicată este descărcat prin flanșa 121 și trecut prin conducta 123, către orificiul de intrare 125 al unității verticale de omogenizare prin coliziune 109. Lichidul colectat pe fundul bazi- 43 nului unității 109 este recirculat prin conducta 127, către pompa de ulei 129, acționată de rotorul compresorului. Tubul de evacuare prin sifonare, de la partea superioară a bazinului 45 unității 109, este descărcat prin conducta 131 și se unește cu conducta de aspirație 117 a compresorului, intrând în flanșa 119. 47

RO 122369 Β1 în timp ce sistemul preferat al invenției are unitățile aranjate așa cum a fost descris mai sus, trebuie înțeles faptul că, în alte situații, poziția unităților poate fi inversată. Cu alte cuvinte, poziția unităților 109 și 113 poate fi inversată, sau doar o unitate poate fi utilizată pe fiecare parte a compresorului. Un exemplu de poziționare a unității 113 pe partea de aspirație a compresorului poate fi acolo unde fluxul de intrare în compresor are sau ar putea avea o încărcare mare cu lichid. într-un asemenea aranjament, un vas de filtrare în amonte ar menține compresorul cu șurub curat. O unitate precum unitatea 109 poate fi folosită ca un vas de filtrare în aval, pentru a îndepărta lubrifiantul din fluxul gazos descărcat din compresor.

Invenția asigură numeroase avantaje. Separarea lichidului a fost prezentată ca fiind problema principală în industria compresoarelor de gaz natural, precum și în cadrul conductelor de transport și a punctelor de primire. Prezentul vas de filtrare poate fi utilizat acolo unde este necesară separarea vrac, cu niveluri ridicate de eficiență. Odată ce separarea lichidelor vrac este obținută într-o primă etapă de filtrare, eficiența separărilor ulterioare este îmbunătățită prin intermediul secțiunilor prevăzute cu elemente filtrante de omogenizare special concepute ale dispozitivului. în cadrul unei utilizări tipice, o unitate verticală de omogenizare, cu diametrul de 30 inch (0,76 m), poate fi utilizată pentru extragerea până la 100 GPM de lubrifiant din capacitatea compresorului de gaz. Adăugarea dispozitivului turbionar de coliziune permite o rată de curgere a lichidului mărită, mărind la o capacitate de manevrare de 240 de ori comparativ cu un vas omogenizator standard de aceeași dimensiune. Unitățile invenției au și o construcție simplă și sunt economice din punct de vedere al fabricației. Mărimea relativ mică permite ca înălțimea totală a celor mai multe dintre unități să fie sub 10 picioare (3 m).

Dimensiunea este un factor critic în ceea ce privește transportul pe autostrăzile interstatale, pe un suport de fixare în poziție de funcționare. Alte dispozitive de separare ar necesita în mod normal o înălțime totală a vasului de 15 picioare (4,57 m) sau chiar mai mult, pentru o unitate cu mărime similară. Unitatea conform invenției utilizează principiile de bază ale mișcării, gravitației și admisiei, pentru a asigura obținerea unei eficiențe maxime în ceea ce privește îndepărtarea lichidului fără a utiliza vase de separare multiple.

Deși invenția a fost prezentată doar în una dintre variantele sale de realizare, ea nu este limitată la aceasta, fiind susceptibilă de numeroase schimbări și modificări, fără a ne îndepărta de conceptul inventiv al acesteia.

Claims

Revendicări

1. Vas de filtrare, pentru un compresor rotativ de gaz, care primește un amestec de lichid/gaz comprimat, de la compresor, și care creează un flux în mod esențial liber de lichid, ce părăsește compresorul, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-o carcasă (41) a vasului poziționată vertical, având un orificiu de intrare (43), o regiune turbionară (45) de coliziune, situată în interiorul regiunii inferioare a carcasei (41) vasului și care comunică cu orificiul de intrare (43) al vasului, regiunea turbionară (45) de coliziune utilizând o mișcare circulară uniformă, pentru inducerea unei forțe centrifuge asupra gazului și fluidelor lichide ce intră în carcasa (41) vasului, forța centrifugă acționând pentru separarea fluidelor relativ grele de fluidele relativ ușoare, o țeavă descendentă (53), aranjată vertical, situată central în interiorul carcasei (41) vasului, o regiune de omogenizare (67) situată deasupra regiunii turbionare de coliziune (45), în interiorul carcasei vasului, conținând o multitudine de elemente filtrante de omogenizare și comunicând cu regiunea turbionară (45) de coliziune

RO 122369 Β1 prin intermediul țevii descendente (53), pentru a primi fluidele relativ grele, separate în regi- 1 unea turbionară de coliziune (45) și pentru separarea oricăror lichide rămase în fluide, și un orificiu de evacuare (107) din carcasa vasului, pentru primirea și descărcarea fluidelor filtrate. 3
2. Vas de filtrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că această carcasă (41) a vasului are în general pereții laterali interiori cilindrici, țeava descendentă (53) având 5 în general o formă cilindrică la exterior și fiind situată în general de-a lungul axei centrale (51) verticale a carcasei vasului, pereții laterali cilindrici ai carcasei vasului și suprafața exterioară 7 a țevii descendente (53) servind pentru a crea forța centrifugă ce este exercitată asupra fluidelor care intră în carcasa vasului. 9
3. Vas de filtrare, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că țeava descendentă (53) are o construcție în trepte, ce facilitează separarea lichidelor vrac de gaz, în ca- 11 drul fluidelor care intră în carcasa vasului.
4. Vas de filtrare, conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că țeava descen- 13 dentă (53) este dimensionată să limiteze viteza de urcare a fluidului ce traversează țeava, pentru a reduce în acest fel volumul de lichid ce atinge în final elementele filtrante din regiu- 15 nea (67) de omogenizare.
5. Vas de filtrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că fiecare dintre 17 elementele regiunii (67) de omogenizare cuprinde un mediu poros, fiecare element fiind montat în interiorul unei carcase (69) rigide, verticale. 19
6. Vas de filtrare, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că fiecare carcasă rigidă (69) verticală este un cilindru metalic, având o lungime și un diametru interior (99), 21 pentru a primi elementul de omogenizare poros, cilindrii de metal având niște deschideri crestate (98) de-a lungul întregii lor lungimi, astfel că fiecare dintre carcasele (69) elemen- 23 telor de omogenizare acționează ca un condiționator al curgerii gazului prin stabilizarea fluxului de gaz, în jurul elementului omogenizator conținut în acesta. 25
7. Vas de filtrare, conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că deschiderile crestate (98) prevăzute de-a lungul lungimii fiecărei carcase (69) a elementului (73) omoge- 27 nizator asigură o ușoară contrapresiune asupra fluidului ce iese din elementele de omogenizare, rezultând în acest fel o curgere mult mai uniformă a gazului. 29
8. Vas de filtrare, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că elementele (73) poroase de omogenizare sunt elemente fără miez, având o gaură centrală (75) cu pereți 31 laterali interiori, pereții laterali interiori fiind ondulați, pentru a îndepărta orice solide antrenate în fluidele care trec prin elemente. 33
9. Vas de filtrare, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că elementele (73) poroase de omogenizare sunt elemente solide cu miez. 35
10. Vas de filtrare, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că elementele de filtrare (73) sunt înglobate într-o nețesută, materialul fiind fabricat dintr-un amestec 37 substanțial omogen, constând dintr-o fibră de bază și un material de legătură, comprimate pentru a forma o primă bandă de material nețesut, cu o porozitate selectată, prima bandă 39 nețesută fiind înfășurată în spirală în jurul ei, în mai multe straturi suprapuse, pentru a forma o primă bandă având o grosime radială selectată, și o a doua bandă similară nețesută, cu 41 o porozitate selectată care diferă de porozitatea primei benzi nețesute, care este și ea înfășurată în jurul ei, în mai multe straturi suprapuse, pentru a forma o a doua bandă, având o 43 grosime radială selectată, prima și cea de a doua bandă fiind înfășurate și legate împreună, pentru a forma elementul (73) filtrant poros, cu autosusținere. 45
11. Procedeu de filtrare a fluidelor, caracterizat prin aceea că include primirea unui flux de gaz la presiune scăzută, într-un compresor rotativ cu șurub, comprimarea fluxului de 47

RO 122369 Β1 gaz aflat la presiune scăzută, cu ajutorul compresorului rotativ cu șurub, în timpul ungerii compresorului cu un lubrifiant, pentru a crea în acest fel un amestec comprimat gaz/ulei, separarea amestecului comprimat gaz/ulei mai întâi prin strecurarea lichidelor vrac, într-o primă etapă de filtrare, desfășurată într-un vas de filtrare ce utilizează un mijloc turbionar de coliziune, ce are o mișcare circulară uniformă, pentru a induce o forță centrifugă asupra amestecului gaz/ulei care intră în vas, forța centrifugă acționând pentru a separa lubrifiantul relativ greu de constituenții gazoși relativ ușori ai amestecului, pentru a produce un gaz comprimat, având lichide antrenate, apoi transferarea gazului comprimat, având lichide antrenate, către o a doua etapă de filtrare, în cadrul aceluiași vas de filtrare, prin trecerea gazului comprimat printr-o multitudine de elemente filtrante de omogenizare, recircularea lubrifiantului separat înapoi în compresorul rotativ cu șurub și descărcarea gazului comprimat din vasul de filtrare.
12. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că vasul de filtrare este prevăzut cu o carcasă având în general pereți laterali interiori cilindrici și unde o țeavă descendentă comunică cu mijlocul turbionar de coliziune și cu elementele filtrante de omogenizare, țeava descendentă având în general o suprafață exterioară cilindrică și fiind situată în general de-a lungul axei centrale verticale a carcasei vasului, pereții laterali cilindrici ai carcasei vasului și suprafața exterioară a țevii descendente servind la crearea forței centrifuge care este exercitată asupra amestecului gaz/ulei ce intră în carcasa vasului.
13. Procedeu conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că țeava descendentă este dimensionată pentru a limita viteza de urcare a fluidului din gazele ce traversează țeava, pentru a reduce astfel volumul de lichid care atinge în final elementele filtrante de omogenizare.
14. Procedeu conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că fiecare element filtrant de omogenizare cuprinde un mediu poros, fiecare element fiind montat în interiorul unei carcase rigide verticale.
15. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că fiecare carcasă rigidă verticală este prevăzută sub forma unui cilindru metalic, având o lungime și un diametru interior, pentru a primi un element filtrant poros, cilindrii metalici având niște deschideri crestate de-a lungul întregii lor lungimi, astfel că fiecare dintre carcasele elementelor de omogenizare acționează ca un condiționator al fluxului de gaz, prin stabilizarea fluxului de gaz în jurul elementului omogenizator conținut în acesta.
16. Procedeu conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde, suplimentar, etapele de asigurare a unor deschideri crestate de-a lungul lungimii fiecărei carcase a elementului omogenizator, deschiderile servind pentru a asigura o ușoară contrapresiune asupra gazului ce iese din elementele de omogenizare, rezultând în acest fel o curgere mult mai uniformă a gazului.
17. Procedeu conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că elementele de omogenizare poroase sunt realizate sub forma unor elemente fără miez, având o gaură centrală, cu pereți laterali interiori, pereții laterali interiori fiind ondulați pentru a îndepărta orice solide antrenate în fluidele ce trec prin elementele de omogenizare.
18. Procedeu conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că elementele de omogenizare poroase sunt realizate sub forma unor elemente solide, cu miez.
19. Procedeu conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că elementele filtrante sunt înglobate într-o nețesută, materialul fiind fabricat, în mod substanțial, dintr-un amestec omogen, compus dintr-o fibră de bază și un material de legătură, comprimate, pentru a forma o primă bandă nețesută, cu o porozitate selectată, prima bandă nețesută fiind

RO 122369 Β1 înfășurată în jurul ei, în mai multe straturi, pentru a forma o primă bandă cu o grosime radială 1 selectată, și o a doua bandă nețesută similară, cu o porozoitate selectată, care diferă de porozitatea primei benzi nețesute și care este înfășurată în jurul ei în mai multe straturi, 3 pentru a forma o a doua bandă, având o grosime radială selectată, prima și cea de-a doua bandă fiind suprapuse și legate împreună, pentru a forma un element filtrant poros, cu 5 autosustinere. I
20. Sistem de comprimare cu compresor de gaz, caracterizat prin aceea că, pentru 7 a fi utilizat la curgerea fluidelor și pentru a crea un flux în mod esențial liber de lichid, cuprinde un compresor (111) rotativ cu șurub, care include o fantă de intrare, pentru primirea 9 unui flux de gaz aflat la presiune scăzută, o fantă principală de injecție a lubrifiantului, destinată să primească fluxul de lubrifiant, un prim mijloc de acționare, destinat să antreneze 11 compresorul rotativ cu șurub, și un orificiu de descărcare (121), pentru evacuarea din compresor a amestecului comprimat gaz/ulei aflat la presiune ridicată, precum și un vas de 13 filtrare (109, 113), pentru primirea amestecului comprimat gaz/ulei din compresor, vasul cuprinzând o carcasă (41) a vasului poziționată vertical, având un orificiu de intrare, o 15 regiune turbionară (45) de coliziune, situată în interiorul regiunii inferioare (47) a carcasei vasului, și comunicând cu orificiul de intrare al vasului, regiunea turbionară (45) de coliziune 17 asigurând o mișcare circulară uniformă, pentru a induce o forță centrifugă asupra amestecului gaz/ulei care intră în carcasa (41) vasului, forța centrifugă acționând pentru a separa 19 constituentul lubrifiant relativ greu de constituentul gazos relativ ușor, o țeavă descendentă (53), poziționată vertical și situată central, în interiorul carcasei vasului (41), o regiune (67) 21 de omogenizare situată deasupra regiunii turbionare (45) de coliziune, în interiorul carcasei (41) vasului, conținând o multitudine de elemente (73) filtrante de omogenizare și comuni- 23 când cu regiunea turbionară (45) de coliziune prin intermediul țevii descendente (53), pentru a primi constituentul gazos relativ ușor, separat în regiunea turbionară de coliziune, și pentru 25 separarea oricăror lichide antrenate, rămase în constituentul relativ ușor, și un orificiu de evacuare (107) din carcasa vasului, pentru primirea și descărcarea gazului comprimat filtrat, 27 cuprinzând, în mod suplimentar, etapele de recirculare a lubrifiantului separat înapoi în compresorul rotativ cu șurub. 29
21. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că este aplicat pentru comprimarea gazului natural. 31
22. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde, suplimentar, etapele de poziționare a unui vas de filtrare în amonte de compresorul rotativ 33 cu șurub, ce filtrează gazul pe partea de aspirație a compresorului și în care vasul de filtrare prezintă, de asemenea, într-o primă etapă, o regiune turbionară de coliziune și, într-o a doua 35 etapă, o regiune filtrantă de omogenizare.
23. Vas de filtrare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este destinat 37 a fi utilizat pe partea de intrare sau aspirare a unui compresor rotativ cu șurub sau alt dispozitiv de manevrare a gazului, vasul cuprinzând o carcasă (41) a vasului poziționată ver- 39 tical, având un orificiu de intrare, o regiune turbionară (45) de coliziune, situată în interiorul regiunii inferioare a carcasei vasului și comunicând cu orificiul de intrare al vasului, regiunea 41 turbionară (45) de coliziune utilizând o mișcare circulară uniformă, pentru a induce o forță centrifugă asupra gazului și a fluidelor lichide care intră în carcasa vasului, forța centrifugă 43 acționând pentru a separa fluidele relativ grele de fluidele relativ ușoare, o țeavă descendentă (53), poziționată vertical și situată central în interiorul carcasei vasului, o regiune de 45 omogenizare (67), situată deasupra regiunii turbionare (45) de coliziune, în interiorul carcasei (41) vasului, conținând o multitudine de elemente filtrante (73) de omogenizare și comunicând 47

RO 122369 Β1 cu regiunea turbionară (45) de coliziune prin intermediul țevii descendente (53), pentru a primi fluidele relativ ușoare, separate în regiunea turbionară de coliziune, și pentru separarea oricăror lichide antrenate rămase în fluide, și un orificiu de ieșire (107) din carcasa vasului, pentru primirea și descărcarea fluidelor filtrate.
24. Vas de filtrare, conform revendicării 23, caracterizat prin aceea că această carcasă a vasului are în general pereți laterali interiori cilindrici, țeava descendentă (53) având în general o suprafață exterioară cilindrică și situată în general de-a lungul axei centrale (51) verticale a carcasei (41) vasului, pereții laterali cilindrici ai carcasei vasului și suprafața exterioară a țevii descendente (53) servind pentru crearea unei forței centrifuge, care se exercită asupra fluidelor ce intră în carcasa vasului.
25. Vas de filtrare, conform revendicării 24, caracterizat prin aceea că țeava descendentă (53) are o construcție în trepte, care facilitează separarea lichidului vrac de gaz, în fluidele ce intră în carcasa vasului.
26. Vas de filtrare, conform revendicării 25, caracterizat prin aceea că țeava descendentă (53) este dimensionată să limiteze viteza de urcare a fluidelor ce trec prin țeava descendentă, pentru a reduce în acest fel volumul de lichid ce atinge în final elementele filtrante de omogenizare.
27. Vas de filtrare, conform revendicării 23, caracterizat prin aceea că fiecare dintre elementele filtrante (73) de omogenizare cuprinde un mediu poros, fiecare element fiind montat în interiorul unei carcase (69) rigide verticale.
28. Vas de filtrare, conform revendicării 27, caracterizat prin aceea că fiecare carcasă rigidă verticală este un cilindru metalic, având o lungime și un diametru interior, pentru a primi elementul de omogenizare poros, cilindrii de metal având niște deschideri crestate (98) de-a lungul întregii lor lungimi, astfel că fiecare dintre carcasele (69) elementelor (73) de omogenizare acționează ca un condiționator al curgerii gazului, prin stabilizarea fluxului de gaz în jurul elementului omogenizator conținut în aceasta.
29. Vas de filtrare, conform revendicării 28, caracterizat prin aceea că deschiderile crestate (98), prevăzute de-a lungul lungimii fiecărei carcase (69) a elementului omogenizator, asigură o ușoară contrapresiune asupra fluidului ce iese din elementele (73) de omogenizare, rezultând în acest fel o curgere mult mai uniformă a gazului.
30. Vas de filtrare, conform revendicării 27, caracterizat prin aceea că elementele (73) poroase de omogenizare sunt elemente fără miez, având o gaură centrală (75), cu pereți laterali interiori, pereții laterali interiori fiind ondulați, pentru a îndepărta orice solide antrenate în fluidele care trec prin elemente.
31. Vas de filtrare, conform revendicării 27, caracterizat prin aceea că elementele (73) poroase de omogenizare sunt elemente solide, cu miez.
32. Vas de filtrare, conform revendicării 23, caracterizat prin aceea că regiunea de filtrare turbionară (45) este utilizată pentru îndepărtarea dopurilor mari de lichid din conducta de gaz.
33. Vas de filtrare, conform revendicării 27, caracterizat prin aceea că aceste carcase rigide verticale ale elementelor (73) îmbunătățesc eficiența în timpul condițiilor de curgere vâscoasă, în interiorul vasului.