BRPI0707892A2 - dispositivo de passaem de fluxo e cartucho aplicado ao mesmo - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO DE PASSAGEM DE FLUXO E CARTUCHO APLICADO AO MESMO. Dispositivo de passagem de fluxo aperfeiçoado para fluidos, consistindo em: um alojamento (2) o qual é construido de uma cabeça (3) com um canal de entrada (5) e um canal de saída (8); e um pote (4) o qual pode ser provido na cabeça (3) e no qual é provido um cartucho o qual consiste em um elemento ativo de passagem de fluxo (20) e uma tampa (21) definindo um canal de passagem de fluxo (22) com uma abertura de entrada (23) e uma abertura de saída (24), pelo que a abertura de entrada (23) do canal de passagem de fluxo (22) é excêntrica em relação ao eixo (B-B') do elemento de passagem de fluxo (20), ao passo que a abertura de saída (24) é posicionada centralmente; e pelo qual a seção de passagem de fluxo do canal de passagem de fluxo (22) como da abertura de entrada (23) para a abertura de saída (24) primeiramente diminui e, então, aumenta outra vez.

Description

DISPOSITIVO DE PASSAGEM DE FLUXO E CARTUCHO APLICADO AOMESMO
A presente invenção se refere a um dispositivo depassagem de fluxo, aperfeiçoado, em particular a umdispositivo de passagem de fluxo para fluidos os quaisconsistem principalmente em um alojamento no qual é providoum cartucho que pode ser trocado.
Particularmente, a invenção se refere a um dispositivode passagem de fluxo cujo alojamento é construído de: umacabeça com um canal de entrada na forma de gancho com umaentrada e uma saída e um canal de saída com uma entrada euma saída; e um pote o qual pode ser provido na cabeçamencionada acima e no qual o cartucho que pode ser trocado,mencionado acima, foi provido.
O cartucho consiste em um elemento ativo de passagemde fluxo, por exemplo, um elemento de filtro, um elementode absorção, adsorção, ou catalisador, por um lado, e deuma tampa definindo um canal de passagem de fluxo, poroutro lado, com uma abertura de entrada, por um lado, que éconectada à saída do canal de entrada mencionado acima dacabeça quando montada e a qual é direcionado principalmentetransversal à direção axial do elemento de passagem defluxo, e uma abertura de saída, por outro lado, que éconectada a um espaço interno do elemento ativo de passagemde fluxo, mencionado acima.
Conseqüentemente, a tampa mencionada acima garante queos fluidos sejam guiados por intermédio do canal de entradada cabeça para o espaço interno do elemento ativo depassagem de fluxo. A seguir, os fluidos se deslocam atravésda parede porosa do elemento ativo e subseqüentementeterminam no pote o qual é conectado ao canal de saída.
Tais dispositivos de passagem de fluxo já sãoconhecidos na forma de filtro, pelo que a abertura deentrada do canal de passagem de fluxo, e a sua abertura desaída, são posicionadas centralmente no dispositivo depassagem de fluxo.
O problema originado com tais filtros é que o fluxo defluido que chega, na linha de entrada, faz um ângulo de 90graus por uma curta distância, como resultado disso, sãocriadas turbulências nesse fluxo de fluido, as quais levama perdas de pressão.
A presente invenção tem como objetivo prover uma únicasolução para as desvantagens mencionadas acima, e outras.
Com essa finalidade, a presente invenção se refere aum dispositivo de passagem de fluxo, aperfeiçoado, parafluidos, que consiste principalmente em: um alojamento queé construído de uma cabeça com um canal de entrada na formade ganho tendo uma entrada e uma saída e um canal de saídacom uma entrada e uma saída; um pote o qual pode serprovido na cabeça mencionada acima e no qual foi provido umcartucho que pode ser trocado o qual consiste em umelemento ativo de passagem de fluxo, tubular, de tal modoque um espaço tubular é formado no pote em torno doelemento ativo de passagem de fluxo, o espaço sendoconectado ao canal de saída mencionado acima e uma tampadefinindo um canal de passagem de fluxo com uma abertura deentrada, por um lado, que é conectada à saída do canal deentrada mencionado acima, da cabeça, quando montada e aqual é direcionada principalmente transversal à direçãoaxial do elemento de passagem de fluxo, e uma abertura desaída, por outro lado, que é conectada a um espaço internodo elemento ativo de passagem de fluxo mencionado acima,pelo que a abertura de entrada, mencionada acima, do canalde passagem de fluxo da tampa é posicionada excentricamenteem relação ao eixo do elemento ativo de passagem de fluxo,ao passo que a abertura de saída desse canal de passagem defluxo é posicionada centralmente e pelo que o canal depassagem de fluxo mencionado acima, na tampa, tem uma seçãode passagem de fluxo variável a qual, como da abertura deentrada em direção à abertura de saída, primeiramentediminui por uma extensão e, então, aumenta outra vez até aabertura de saída.
Uma vantagem de tal dispositivo de passagem de fluxo,aperfeiçoado, de acordo com a invenção, é que, como aabertura de entrada do canal de passagem de fluxo da tampaé posicionada excentricamente em relação ao eixo doelemento ativo de passagem de fluxo, enquanto que suaabertura de saída é posicionada centralmente, o fluxo defluido é guiado para o elemento ativo de passagem de fluxode uma forma melhor, como resultado do que as turbulênciasdiminuem.
Uma vantagem adicional de tal dispositivo de passagemde fluxo aperfeiçoado é que, como demonstrado nos testes, adiminuição inicial da seção de passagem de fluxo, como daabertura de entrada para a abertura de saída do canal depassagem de fluxo, leva a uma redução considerável da perdade pressão.
Estudos demonstraram que essa diminuição inesperada daperda de pressão, mediante redução da seção de passagem defluxo no canal de passagem de fluxo, se deve ao fato de queé reduzido o espaço no canal de passagem de fluxo no qualas turbulências podem ocorrer.
Em uma modalidade preferida de um dispositivo depassagem de fluxo, aperfeiçoado, de acordo com a invenção,o canal de passagem de fluxo é curvo, pelo que no interiorda curva, o canal é confinado por uma parede côncava, aqual preferivelmente tem uma tendência eliptica, e a qual éconfinada no lado externo por uma parede com uma partecôncava e uma parte convexa em segmento a partir dessaúltima.
Uma vantagem de tal dispositivo de passagem de fluxo,aperfeiçoado, é que a parede côncava garante, no interiorda curva, que exista uma diminuição gradual da seção depassagem de fluxo, como resultado disso, as turbulências eas recirculações, no fluxo de fluido que chega, sãoreduzidas e se obtém um fluxo quase laminar.
A invenção também se refere a um cartucho o qual podeser aplicado em um dispositivo de passagem de fluxo,aperfeiçoado, conforme descrito acima, e o qual consiste emum elemento ativo tubular de passagem de fluxo e uma tampadefinindo um canal de passagem de fluxo com uma abertura deentrada, por um lado, a qual é dirigida principalmentetransversal à direção axial do elemento de passagem defluxo, e uma abertura de saída, por outro lado, a qual éconectada a um espaço interno do elemento ativo de passagemde fluxo mencionado acima, pelo que a abertura de entrada,mencionada acima, do canal de passagem de fluxo da tampa éposicionada excentricamente em relação ao eixo do elementode passagem de fluxo, ao passo que a abertura de saídadesse canal de passagem de fluxo é posicionadacentralmente, e pelo que o canal de passagem de fluxo,mencionado acima, na tampa, tem uma seção de passagem defluxo variável a qual, como da abertura de entrada para aabertura de saída, primeiramente diminui por uma extensãoe, então, aumenta outra vez até a abertura de saída.
Para melhor explicar as características da invenção, aseguinte modalidade preferida de um dispositivo de passagemde fluxo, aperfeiçoado, de acordo com a invenção, éfornecida apenas como exemplo sem ser de forma algumalimitadora, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
A Figura 1 é uma seção de um dispositivo de passagemde fluxo aperfeiçoado de acordo com a invenção;
A Figura 2 representa um cartucho de filtro emperspectiva, indicado por F2 na Figura 1;
A Figura 3 representa uma vista de acordo com a setaF3 na Figura 2;
A Figura 4 representa uma vista de acordo com a setaF4 na Figura 2;
A Figura 5 é uma seção de acordo com a linha V-V naFigura 4;
A Figura 6 representa o tamanho da seção de passagemde fluxo do canal de passagem de fluxo, conformerepresentado na Figura 5, como uma função da posição depassagem de fluxo axial.
As Figuras 1 a 5 representam um dispositivo depassagem de fluxo aperfeiçoado 1, para fluidos, o qualnesse caso, porém não necessariamente, é feito no formatode um filtro que consiste principalmente em um alojamento 2que é construído de uma cabeça 3 e um pote 4.
A cabeça 3 é feita como uma peça de fundição nessecaso, por exemplo, feita de alumínio, e é provida com umcanal de entrada na forma de gancho 5 tendo uma entrada 6 euma saída 7 e um canal de saída 8 com uma entrada 9 e umasaída 10.
Nessa modalidade, a entrada 6 do canal de entrada 5 éalinhada com a saída 10 do canal de saída 8, e ambas, essaentrada 6 e a saída 10, são providas com uma rosca deparafuso interna 11.
A saída 7 do canal de entrada 5 e a entrada 9 do canalde saída 8 são posicionadas próximas uma à outra, na cabeça3.
Transversal à direção de fluxo principal Z, paralela àentrada alinhada 6 e saída 10, a cabeça 3 é provida com uminvólucro cilíndrico 12 delimitando um espaço interno 13 eformando uma abertura de conexão 14 para o pote 4 em suaextremidade livre.
O canal de saída 8 é conectado ao espaço interno 13 eem sua extremidade livre ele é orientado paralelo, ouprincipalmente paralelo, ao eixo A-A' da caixa 12.
O canal de entrada 5 é curvo, de tal modo que umatransição gradual é obtida a partir da direção de fluxoprincipal Z para a direção que é transversal a essa última,de acordo com o eixo mencionado acima A-A'.
A seção de passagem de fluxo do canal de entrada 5,por um lado, e o canal de saída 8, por outro lado, é nessecaso, porém não necessariamente, igualmente grande oupraticamente igualmente grande.
O pode 4 consiste principalmente em um corpo tubular15 o qual é vedado por uma parte inferior 16 em umaextremidade distante, e o qual, próximo à sua borda livre,é provido com uma rosca de parafuso interna 17 que podetrabalhar em conjunto com uma rosca de parafuso externa 18,próximo à abertura de conexão 14 da cabeça 3.
Dentro do pote 4 é provido um cartucho que pode sertrocado 19 o qual consiste principalmente em elemento ativode passagem de fluxo tubular 20 o qual nesse caso é feitona forma de um elemento de filtro, e de uma tampa 21definindo um canal de passagem de fluxo 22 com uma aberturade entrada 23, por um lado, a qual é conectada à saída 7 docanal de entrada 5, mencionado acima, da cabeça 3, quandomontada e o qual é orientado principalmente transversal àdireção axial do elemento de passagem de fluxo 20, e comuma abertura de saída 24, por outro lado, que é conectada aum espaço interno do elemento ativo de passagem de fluxomencionado acima 20.
Próximo à abertura de saída 24, mencionada acima, atampa 21 é nesse caso provida com centralizadores 25 paracentrar o elemento ativo de passagem de fluxo 20, no pote4, cujos centralizadores, nesse caso, são feitos no formatode um anel 26, com aberturas 27, que funcionam em conjuntocom a parede interna da caixa mencionada acima 12 da cabeça3. Contudo, deve-se considerar, sempre, a provisão de umapassagem suficiente de modo a não causar quaisquer quedasadicionais de pressão.
É evidente que os centralizadores não são limitados aum anel o qual é provido em torno da tampa 21, porém elestambém podem ser feitos de muitas outras formas, tal como,por exemplo, na forma de aletas orientadas principalmentede forma radial, ou semelhante, que funcionam em conjuntocom a parede interna do invólucro axial 12.De acordo com a invenção, a abertura de entrada 23,mencionada acima, do canal de passagem de fluxo 22, daponta 21, é posicionada excentricamente em relação ao eixoB-B', do elemento de passagem de fluxo 20, cujo eixo B-B'nesse caso coincide com o eixo mencionado acima A-A' doinvólucro 12, ao passo que a abertura de saída 24 dessecanal de passagem de fluxo 22 é posicionada centralmente.
Como indicado claramente nas Figuras 3 e 5, o canal depassagem de fluxo 22 tem uma curva, pelo que no interior dacurva, o canal 22 é confinado por uma parede côncava 28, aqual é elíptica em uma modalidade preferida, e no ladoexterno ele é confinado por uma parede 29 com uma partecôncava e uma parte convexa em segmento a partir dessaúltima.
O canal de passagem de fluxo mencionado acima 22, natampa 21, tem uma seção de passagem de fluxo variável, deacordo com a invenção, a qual conforme representado naFigura 6, como da abertura de entrada 23 para abertura desaída 24, primeiramente diminui por uma extensão e, então,aumenta outra vez até a abertura de saída 24.
O eixo vertical na figura 6 representa a seção depassagem de fluxo do canal de passagem de fluxo 22, aopasso que o eixo horizontal representa a extensão nadireção de passagem de fluxo desse canal de passagem defluxo como da abertura de entrada 23 até a abertura desaída 24.
Nesse caso, porém de uma forma não-restritiva, otamanho da seção de passagem de fluxo diminui atépraticamente 80% da seção de passagem de fluxo na aberturade entrada 23, após o que a seção de passagem de fluxogradualmente aumenta outra vez até a abertura de saída 24 .
O funcionamento do dispositivo de passagem de fluxoaperfeiçoado 1 de acordo com a invenção é simples econforme a seguir.
Um gás ou líquido a ser filtrado é fornecido, porexemplo, por intermédio da entrada 6 da cabeça 3 e é guiadopor intermédio do canal de entrada 5 e, subseqüentemente,através do canal de passagem de fluxo 22 para dentro doespaço interno do elemento ativo de passagem de fluxo 20 deuma maneira aerodinâmica.
A tampa mencionada acima 21 forma uma divisória entrea parte de entrada do dispositivo de passagem de fluxo 1,por um lado, consistindo no canal de entrada 5, no canal depassagem de fluxo 22 e no espaço interno no elemento ativode passagem de fluxo 20, e uma parte de saída, por outrolado, que é formada no espaço 30, do pote 4, em torno doelemento ativo de passagem de fluxo 20; o espaço na cabeça3 em torno da tampa 21; e o canal de saída 8.
Graças à diferença de pressão entre a parte de entradamencionada acima e a parte de saída, o fluxo é guiadoatravés do material de filtro poroso.
Dessa maneira, o gás filtrado ou o líquido filtradotermina no espaço 30 entre o elemento ativo de passagem defluxo 20 e o pote 4.
Esse espaço 30 é conectado por intermédio dasaberturas 27 ao canal de saída 8 da cabeça 3, onde o gás ouo líquido é carregado para a saída 10.
Graças à diminuição inicial da seção de passagem defluxo, como da abertura de entrada 23 para abertura desaída 24, do canal de passagem de fluxo 22, obtém-se umaconsiderável redução da perda de pressão, de acordo cora ainvenção, a qual, como constatado a partir de estudoselaborados, se deve ao fato de que é reduzido o espaço nocanal de passagem de fluxo 22 onde podem ocorrerturbulências.
Adicionalmente, como a abertura de entrada 23 do canalde passagem de fluxo 22, da tampa 21, é posicionadaexcentricamente em relação ao eixo do elemento ativo depassagem de fluxo 20, ao passo que sua abertura de saída 24é posicionada centralmente, isso proporciona uma melhororientação do fluxo de fluido para o elemento ativo depassagem de fluxo, como resultado do que diminuem asturbulências.
Outra vantagem é que, graças à forma da parede côncava28, o fluxo do fluido tratado no espaço na cabeça 3, emtorno da tampa 21, é guiado no lado externo de uma formamelhor do que com os dispositivos de passagem de fluxo,conhecidos, de tal modo que menos perdas de pressão sãodesenvolvidas também nesse local.
É evidente que o elemento ativo de passagem de fluxo20, no exemplo dado, também pode ser outro elemento ativodiferente de um elemento de filtro, tal como, por exemplo,um desumidificador de ar o qual pode conter um dessecanteou outro meio de absorção ou adsorção.
O elemento ativo de passagem de fluxo também podecompreender um catalisador ou, por exemplo, carvão ativo.
A presente invenção de forma alguma é limitada àmodalidade fornecida como um exemplo é representada nosdesenhos anexos; ao contrário, tal dispositivo de passagemde fluxo, aperfeiçoado, e o cartucho aplicado porintermédio do mesmo podem ser feitos em formatosdimensões diferentes enquanto ainda permanecendo dentroescopo da invenção.

Claims (10)

1. Dispositivo de passagem de fluxo, aperfeiçoado,para fluidos o qual consiste principalmente em: umalojamento (2) o qual é construído de uma cabeça (3) com umcanal de entrada na forma de gancho (5) tendo uma entrada(6) e uma saída (7) e um canal de saída (8) com uma entrada(9) e uma saída (10); e um pote (4) o qual pode ser providona cabeça mencionada acima (3) e no qual foi provido umcartucho que pode ser trocado (20) que consiste em umelemento ativo tubular de passagem de fluxo, de tal modoque um espaço (30) é formado no pote (4) em redor doelemento ativo de passagem de fluxo (20), o espaço (30)sendo conectado ao canal de saída mencionado acima (8); euma tampa (21) definindo um canal de passagem de fluxo (22)com uma abertura de entrada (23) , por um lado, a qual éconectada à saída (7) do canal de entrada (5), mencionadoacima, da cabeça (3) quando montada, e o qual é direcionadoprincipalmente transversal à direção axial do elemento depassagem de fluxo (20), e uma abertura de saída (24), poroutro lado, a qual é conectada a um espaço interno doelemento ativo de passagem de fluxo (20), mencionado acima,caracterizado pelo fato de que a abertura de entrada (23),mencionada acima, do canal de passagem de fluxo (22), datampa (21), é posicionada excentricamente em relação aoeixo (B-B') do elemento de passagem de fluxo (20), ao passoque a abertura de saída (24) desse canal de passagem defluxo (22) é posicionada centralmente, e em que o canal depassagem de fluxo mencionado acima (22) na tampa (21) temuma seção de passagem de fluxo variável a qual, como daabertura de entrada (23) em direção à abertura de saída(24), primeiramente diminui por uma extensão e, então,aumenta outra vez até a abertura de saída (24).
2. Dispositivo de passagem de fluxo, aperfeiçoado,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato deque o canal de passagem de fluxo (22) tem uma curva, peloque no interior da curva, o canal é confinado por umaparede côncava (28) , e no lado externo por uma parede (29)com uma parte côncava em seguimento a partir da parteconvexa.
3. Dispositivo de passagem de fluxo aperfeiçoado, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato deque a parede côncava mencionada acima (28) tem umatendência elíptica no lado interno da curva.
4. Dispositivo de passagem de fluxo aperfeiçoado, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3,caracterizado pelo fato de que a tampa (21) , mencionadaacima, forma uma divisória entre uma parte de entrada, porum lado, consistindo no canal de entrada (5) , no canal depassagem de fluxo (22) e no espaço interno no elementoativo de passagem de fluxo (20), e uma parte de saída, poroutro lado, a qual é formada de: espaço (3 0) no pote (4) emtorno do elemento ativo de passagem de fluxo (20); o espaçona cabeça (30) em torno da tampa (21) ; e o canal de saída(8) .
5. Dispositivo de passagem de fluxo, aperfeiçoado,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4,caracterizado pelo fato de que a tampa (21), mencionadaacima, é provida com centralizadores de modo a centralizaro elemento ativo de passagem de fluxo (20) no pote (4) .
6. Dispositivo de passagem de fluxo, aperfeiçoado,de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato deque os centralizadores mencionados acima são formados dealetas orientadas predominantemente de forma radialfuncionando em conjunto com a parede interna de uma caixaaxial (12) a qual é parte da cabeça mencionada acima (3).
7. Dispositivo de passagem de fluxo aperfeiçoado, deacordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato deque os centralizadores mencionados acima são formados de umanel (26) com aberturas (27) providas em um invólucro axial(12), o qual é parte da cabeça mencionada acima (3).
8. Dispositivo de passagem de fluxo aperfeiçoado, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6ou 7, caracterizado pelo fato de que o pote mencionadoacima (4) é provido com centralizadores para praticamentecentralizar o elemento ativo de passagem de fluxo (20) nopote (4).
9. Cartucho o qual pode ser aplicado em umdispositivo de passagem de fluxo de qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, eo qual consisteem um elemento ativo de passagem de fluxo tubular (20) euma tampa (21) definindo um canal de passagem de fluxo (22)com uma abertura de entrada (23) , por um lado, que éorientada principalmente transversal à direção axial doelemento de passagem de fluxo (20) , e uma abertura de saída(24), por outro lado, que é conectada a um espaço internodo elemento ativo de passagem de fluxo mencionado acima(20) , caracterizado pelo fato de que a abertura de entradamencionada acima (23) do canal de passagem de fluxo (22),da tampa (21) , é posicionada excentricamente em relação aoeixo (B-B') do elemento de passagem de fluxo (20), ao passoque a abertura de saída (24) desse canal de passagem defluxo (22) é posicionada centralmente, e em que o canal depassagem de fluxo (20), mencionado acima, na tampa (21) ,tem uma seção de passagem de fluxo variável a qual, como daabertura de entrada (23) para a abertura de saída (24) ,primeiramente diminui por uma extensão e, então, aumentaoutra vez até a abertura de saída (24).
10. Cartucho, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o canal de passagem de fluxo(22) tem uma curva, pelo que o canal (22) é confinado nolado interno da curva por uma parede côncava (28), e éconfinado no lado externo por uma parede (29) com uma partecôncava e uma parte convexa em seguimento a partir dessaúltima.
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