BRPI0708547A2 - dispositivo de processamento de fluido multifásico - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE FLUIDO MULTIFASICO. A presente invenção refere-se a uma máquina de processamento de fluidos que processa fluxos de fluido multifásico que incluem gás e líquido. Um alojamento tem uma câmara interna, uma entrada conectada fluidamente com a câmara interna e com uma fonte do fluxo muítifásico, e uma primeira e uma segunda saídas. Um separador disposto dentro da câmara de alojamento está acoplado fluidamente com a entrada de modo que o fluxo flua para o mesmo e separe fluxo em porções gasosa e líquida. Um compressor disposto dentro da câmara recebe e comprime as porções gasosas do separador para descarregar através da primeira saída de alojamento, o compressor tendo uma superfície externa espaçada da superfície interna de alojamento para definir uma passagem de fluxo. Uma bomba disposta dentro da câmara tem uma entrada acoplada fluidamente com o separador através da passagem, está verticalmente espaçada do separador de modo que o líquido flua por gravidade do separador para a bomba, e pressuriza o líquido para descarregar através da segunda saída de alojamento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE FLUIDO MULTIFÁSICO".

A presente invenção refere-se a um maquinário de fluidos, emais especificamente a um maquinário para manipular fluxos de fluido multi-fásicos.

Uma variedade de dispositivos para manipular fluxos de fluidomultifásicos, tais como os separadores, os compressores e as bombas, éconhecida. Um separador funciona basicamente para separar um fluxo defluido em diferentes fases, tais como porções de líquido e gasosas, e/ou po-de ser utilizado para remover matéria sólida de um fluxo de fluido. Os com-pressores e as bombas basicamente funcionam para respectivamente com-primir os gases e pressurizar os líquidos, freqüentemente para o propósitode transportar um fluido. Tipicamente, quando um fluxo de fluido está com-posto tanto de porções de líquido quanto gasosas, o fluxo de fluido é primei-ramente separado, e então as porções gasosas são direcionadas para umcompressor e as porções de líquido são direcionadas para uma bomba demodo a serem separadamente tratadas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, a presente invenção é uma máquina para pro-cessar um fluxo de fluido multifásico que inclui uma mistura de pelo menosum gás e um líquido. A máquina de processamento de fluidos compreendeum alojamento que tem uma câmara interna, uma entrada conectada fluida-mente com a câmara interna e fluidamente conectável com uma fonte dofluxo multifásico, e uma primeira e uma segunda saídas. Um separador estádisposto dentro da câmara de alojamento, está acoplado fluidamente com aentrada de modo que o fluxo de fluido flua geralmente para o separador, eestá configurado para separar geralmente o fluxo de fluido em uma porçãosubstancialmente gasosa e uma porção substancialmente líquida. Um com-pressor está disposto dentro da câmara de alojamento é está acoplado flui-damente com o separador de modo que a porção gasosa flua para dentro docompressor, o compressor estando configurado para comprimir a porção ga-sosa e descarregar a porção gasosa comprimida através da primeira saídade alojamento. Ainda, uma bomba está disposta dentro da câmara de aloja-mento e tem uma entrada acoplada fluidamente com o separador, a bombaestando espaçada geralmente verticalmente do separador de modo que asporções de líquido fluam pelo menos parcialmente por gravidade do separa-dor para a entrada de bomba. A bomba está configurada para pressurizar asporções de líquido e descarregar as porções de líquido pressurizadas atra-vés da segunda saída de alojamento.

Em outro aspecto, a presente invenção é novamente uma má-quina de processamento de fluidos para processar um fluxo de fluido multi-fásico que inclui pelo menos porções de fluido gasoso e líquido. A máquinade processamento de fluidos compreende um alojamento que inclui umacâmara interna, um eixo geométrico central que estende-se através da câ-mara, uma superfície interna que estende-se circunferencialmente ao redordo eixo geométrico e pelo menos parcialmente definindo a câmara, uma en-trada conectada fluidamente com a câmara de alojamento e configurada pa-ra receber o fluxo multifásico, e uma primeira e uma segunda saídas conec-tadas fluidamente com a câmara. Um separador disposto dentro da câmarade alojamento, está acoplado fluidamente com a entrada de modo que o flu-xo de fluido flua geralmente da entrada para o separador, e está configuradopara separar geralmente o fluxo de fluido em uma porção substancialmentegasosa e uma porção substancialmente líquida. Um compressor está dispos-to dentro da câmara de alojamento de modo a ficar axialmente espaçado doseparador, está fluidamente acoplado com o separador de modo a receber aporção gasosa do separador e que tem uma saída conectada fluidamentecom a primeira saída de alojamento. O compressor está configurado paracomprimir a porção gasosa e descarregar a porção gasosa comprimida atra-vés da primeira saída de alojamento, o compressor tendo uma superfícieexterna espaçada para dentro da superfície interna de alojamento de modo adefinir pelo menos uma passagem de fluxo que estende-se geralmente para-leia com o eixo geométrico de alojamento. Ainda, uma bomba está dispostadentro da câmara de alojamento de modo a estar axialmente espaçada doseparador de modo que o compressor fique disposto geralmente entre o se-parador e a bomba. A bomba tem uma entrada acoplada fluidamente com oseparador através da pelo menos uma passagem de fluxo de modo a rece-ber a porção de líquido do separador, a bomba estando configurada parapressurizar as porções de líquido e descarregar a porção de líquido pressu-rizada através da segunda saída de alojamento.

Em um aspecto adicional a presente invenção é também umamáquina de processamento de fluidos para processar um fluxo de fluido mul-tifásico com uma porção gasosa e porções de líquido. A máquina de proces-samento de fluidos compreende um alojamento que inclui uma câmara inter-na, uma superfície circunferencial interna que define pelo menos parcialmen-te a câmara, uma entrada que estende-se para dentro da câmara e configu-rada para receber o fluxo multifásico, e duas saídas que estendem-se parafora da câmara. Um separador disposto dentro da câmara de alojamento,está acoplado fluidamente com a entrada de modo que o fluxo de fluido fluapara o separador, e está configurado para separar geralmente o fluxo de flui-do em uma porção substancialmente gasosa e uma porção substancialmen-te líquida. Um compressor está disposto dentro da câmara de alojamentogeralmente sob o separador, tem uma entrada acoplada fluidamente com oseparador de modo a receber o fluxo gasoso do separador, e está configura-do para comprimir o fluxo gasoso e descarregar o fluxo gasoso comprimidodo alojamento através da primeira saída. O compressor ainda tem uma su-perfície externa espaçada para dentro da superfície interna de alojamento demodo que um canal de fluxo geralmente anular está definido entre as duassuperfícies, o canal de fluxo estando acoplado fluidamente com o separador.

Também, uma seção de câmara de coletor está definida dentro da câmarade alojamento geralmente sob o separador, a seção de câmara de coletorestando acoplada fluidamente com o canal de fluxo anular e com a segundasaída de alojamento, e configurada para conter uma quantidade de líquido.

Em ainda outro aspecto, a presente invenção é mais uma vezuma máquina de processamento de fluido multifásicos. A máquina de pro-cessamento de fluidos multifásicos compreende um alojamento que tem umacâmara interna, uma entrada conectada fluidamente com a câmara interna efluidamente conectável com uma fonte do fluxo multifásico, e uma primeira euma segunda saídas. Um separador está disposto dentro da câmara de alo-jamento, está acoplado fluidamente com a entrada de modo que o fluxo defluido flua geralmente para o separador, e está configurado para separar ge-ralmente o fluxo de fluido em uma porção substancialmente gasosa e umaporção substancialmente líquida. Um compressor está disposto dentro dacâmara de alojamento, tem uma carcaça com uma câmara interna e umaentrada que estende-se para dentro da câmara, e pelo menos um impulsordisposto dentro da câmara de carcaça. O impulsor tem uma entrada e estáconfigurado para comprimir a porção gasosa, o compressor estando configu-rado para descarregar a porção gasosa comprimida através da primeira saí-da de alojamento. O separador está disposto dentro da entrada de carcaçade modo que a porção de gás flua geralmente diretamente do separador pa-ra dentro da carcaça de compressor. Ainda, uma bomba está disposta dentroda câmara de alojamento, tem uma entrada acoplada fluidamente com o se-parador, de modo a receber a porção de líquido, e está configurada parapressurizar as porções de líquido e descarregar as porções de líquido pres-surizado através da segunda saída de alojamento.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS

O sumário acima, assim como a descrição detalhada das moda-lidades preferidas da presente invenção, serão melhor compreendidasquando lidos em conjunto com os desenhos anexos. Para o propósito deilustrar a invenção, estão mostradas nos desenhos, os quais são diagramáti-cos, as modalidades que são presentemente preferidas, deve ser compre-endido, no entanto, que a presente invenção não está limitada às disposi-ções e às instrumentalidades precisas mostradas. Nos desenhos:

Figura 1 é uma vista em corte transversal axial de uma máquinade processamento de fluidos multifásicos de acordo com a presente inven-ção;

Figura 2 é uma vista partida, ampliada, de uma porção superiorda máquina de processamento de fluidos, que mostra um separador, umacâmara de pressão e uma entrada de compressor da máquina de processa-mento de fluidos;

Figura 3 é uma vista em corte transversal radial da máquina deprocessamento de fluidos feita através da linha 4-4 da Figura 2;

Figura 4 é uma vista em perspectiva de topo, grandemente am-pliada, do separador;

Figura 5 é uma vista em corte transversal axial, grandementeampliada, de um separador;

Figura 6 é uma vista partida, ampliada, de uma porção central damáquina de processamento de fluidos, que mostra um compressor e umapassagem de fluxo de líquido da máquina de processamento de fluidos;

Figura 7 é uma vista em corte transversal radial da máquina deprocessamento de fluidos feita através da linha 7-7 da Figura 6;

Figura 8 é uma vista em perspectiva de topo, grandemente am-pliada, de um impulsor do compressor;

Figura 9 é uma vista partida, ampliada, de uma porção inferior damáquina de processamento de fluidos, que mostra uma bomba e um conjun-to de aleta ajustável da máquina de processamento de fluidos;

Figura 10 é uma vista em corte transversal radial da máquina deprocessamento de fluidos feita através da linha 10-10 da Figura 9;

Figura 11 é uma vista em corte transversal radial da máquina deprocessamento de fluidos feita através da linha 11-11 da Figura 9;

Figura 12 é uma vista plana de topo de uma placa de defletorpara distribuir o fluxo de líquido para dentro da bomba; e

Figura 13 é uma vista em corte transversal axial de uma máqui-na de processamento de fluidos multifásicos alternativa, na qual a bomba ésubstituída por um coletor de fluido.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Certas terminologias são utilizadas na descrição seguinte porconveniência somente e não limitação. As palavras "superior", "para cima","baixo" e "para baixo" designam direções nos desenhos aos quais referênciaé feita. As palavras "interno", "para dentro" e "externo", "para fora" referem-se a direções na direção de, e afastando de, respectivamente, uma linha decentro designada ou um centro geométrico de um elemento que está sendodescrito, o significado específico ficando prontamente aparente do contextoda descrição. Ainda, como aqui utilizado, a palavra "conectado" pretendeincluir as conexões diretas entre dois membros sem nenhum outro membrodisposto entre os mesmos e as conexões indiretas entre os membros nasquais um ou mais outros membros estão interdispostos aos mesmos. A ter-minologia inclui as palavras especificamente acima mencionadas, seus deri-vados, e palavras de importância similar.

Referindo agora ao desenhos em detalhes, em que númerosiguais são utilizados para indicar os elementos iguais por toda parte, estámostrada nas Figuras 1-13 uma máquina de processamento de fluidos multi-fásicos 10 para processar um fluxo de fluido multifásico F que inclui umamistura de pelo menos um gás G e um líquido L. A máquina de processa-mento de fluidos 10 basicamente compreende um alojamento 12 que temuma câmara interna 13, e um separador 14, um compressor 16, e uma bom-ba 18 ou um coletor de líquido 20 (Figura 13), cada um disposto dentro dacâmara de alojamento 13. O alojamento 12 tem uma entrada 22 conectadafluidamente com a câmara interna 13 e conectável fluidamente com umafonte Sf do fluxo de fluido multifásico F, e uma primeira e uma segunda saí-das 24A, 24B. O separador 14 está acoplado fluidamente com a entrada dealojamento 22, de modo que o fluxo de fluido F flua geralmente para o sepa-rador 14, e está configurado para separar geralmente o fluxo de fluido F emuma porção substancialmente gasosá G e uma porção substancialmentelíquida L. O compressor 16 está acoplado fluidamente com o separador 14de modo que a porção gasosa de fluxo G flua para dentro do compressor 16,e está configurado para comprimir a porção gasosa G e descarregar a por-ção gasosa G comprimida através da primeira saída ou de "gás" 24A. Depreferência, o compressor 16 está disposto geralmente sob o separador 14,e está mais de preferência localizado geralmente entre o separador 14 e abomba 18. No entanto, o compressor 16 pode alternativamente estar espa-çado geralmente horizontalmente do (isto é, em oposição a verticalmentemais baixo ou sob), ou mesmo geralmente acima do separador 14, de modoque o separador 14 fique disposto geralmente entre o compressor 16 e abomba 18.

Ainda, a bomba 18 tem uma entrada acoplada fluidamente como separador 14, e está de preferência espaçada geralmente verticalmentedo, de modo a ficar localizada geralmente sob, o separador 14 de modo quea porção de líquido de fluxo Lflua pelo menos parcialmente por gravidade doseparador 14 para a entrada de bomba 28. No entanto, o separador 14 e/oua bomba 18 podem estar configurados de modo que a porção de líquido defluxo L flua substancialmente pela sucção gerada pela bomba 18, especifi-camente quando o separador 14 e a bomba 18 estão horizontalmente espa-çados, ou por qualquer outro meio apropriado. Em qualquer caso, a bomba18 está configurada para pressurizar a porção de líquido L do fluxo de fluidoF e descarregar a porção de líquido L pressurizada através da segunda saí-da ou de "líquido" 24B. Alternativamente, a máquina de fluidos 10 pode aoinvés ter um coletor de líquido 20 disposto geralmente sob o compressor 16e acoplado fluidamente com o separador 14 e com a segunda saída de alo-jamento 24B, o coletor 20 tendo uma câmara 21 configurada para conteruma quantidade de "volume acumulado" VL das porções de líquido L, comomostrado na Figura 13.

Como melhor mostrado na Figura 1, a máquina de processa-mento de fluidos 10 de preferência ainda compreende um eixo de aciona-mento 30 que estende-se geralmente verticalmente através da câmara dealojamento 13 e rotativo ao redor de um eixo geométrico central 31. Cadaum do separador 14, do compressor 16, e da bomba 18 tendo pelo menosum membro rotativo 40, 64, e 84, respectivamente, conectado com o eixo 30e espaçados verticalmente ao longo do eixo geométrico de eixo 31. Comotal, a rotação do eixo de acionamento 30 ao redor do eixo geométrico 31 ge-ralmente opera cada um do separador 14, do compressor 16, e da bomba18, como abaixo descrito em maiores detalhes. Alternativamente, a máquinade processamento de fluidos 10 pode incluir dois ou mais eixos separados(estruturas não mostradas) cada um acionando girável um ou mais do sepa-rador 14, do compressor 16, e da bomba 18. Mais ainda, a máquina de pro-cessamento 10 de preferência ainda compreende um motor 32 conectadocom o eixo 30 e configurado para girar o eixo 30 ao redor do eixo geométricocentral 31, o motor 32 de preferência estando montado em uma extremidade12a ou 12b do alojamento 12, como abaixo discutido em mais detalhes.

Referindo às Figuras 1, 6 e 7, o alojamento 12 de preferênciainclui uma superfície interna 25 que define pelo menos parcialmente a câma-ra de alojamento 13 e o compressor 16 tem uma superfície externa 27 espa-çada da superfície interna de alojamento 25. Como tal, pelo menos umapassagem de fluxo de líquido 34 está pelo menos parcialmente definida en-tre as duas superfícies 25, 27, a passagem de fluxo 34 estando configuradapara acoplar fluidamente o separador 14 com a bomba 18. De preferência, oalojamento 12 ainda tem uma linha de centro ou eixo geométrico 29 e a su-perfície interna de alojamento 25 estende-se circunferencialmente ao redorda linha de centro 29 do eixo geométrico de eixo 31 de preferência sendogeralmente colinear com o eixo geométrico de alojamento 29 quando o eixode acionamento 30 está disposto dentro do alojamento 12. O compressor 16de preferência tem uma linha de centro 15 a qual é colinear com o eixo ge-ométrico de eixo 31, a superfície externa de compressor 27 estendendo-secircunferencialmente ao redor da linha de centro 15 e estando radialmenteespaçada para dentro da, de modo a ficar disposta coaxialmente dentro, dasuperfície interna de carcaça 25. Como tal, uma primeira porção 36 da pas-sagem de fluxo de líquido 34 é geralmente anular e estende-se tanto geral-mente ao longo quanto geralmente ao redor do eixo geométrico de aloja-mento 29. De preferência, a porção anular de passagem de líquido 36 temum orifício de entrada anular 36a acoplado fluidamente com uma câmara depressão 56 (abaixo descrita) definido ao redor do separador 14 e um orifíciode saída anular 36b acoplado fluidamente com a entrada de bomba 28. Es-pecificamente, a passagem de fluxo de líquido 34 de preferência ainda incluiuma porção que estende-se geralmente radialmente 37 definida entre ocompressor 16 e a bomba 18 e acoplado diretamente fluidamente com a en-trada de bomba 28. Como tal, a porção radial de passagem de líquido 37conecta fluidamente a porção de passagem anular 36, e assim a câmara depressão 56 e o separador 14, com a entrada de bomba 28.

Com a disposição preferida do separador 14, do compressor 16e da bomba anular 18, a porção anular 36 da passagem de fluxo de líquido34 estende-se geralmente verticalmente de modo que a gravidade pelo me-nos parcialmente inicia o fluxo do líquido através da passagem de fluxo 34,como acima discutido. Mais especificamente, o separador 14 está configura-do para direcionar o líquido geralmente radialmente para fora na direção dasuperfície interna de alojamento 25, de modo que as porções de líquido Lfluam para dentro do canal de fluxo de líquido 34 e após isto fluam pelo me-nos parcialmente por gravidade para a entrada de bomba 28, tal fluxo depreferência sendo adicionalmente iniciado ou "acionado" por sucção na en-trada de bomba 28. Ainda, a porção radial 37 da passagem de fluxo de líqui-do 34 de preferência estende-se geralmente horizontalmente entre a porçãoanular vertical 37 e a entrada de bomba 28.

Referindo às Figuras 1-5, o separador 14 de preferência incluium corpo 40 girável ao redor de um eixo geométrico central 41, o corpo deseparador 40 tendo uma primeira e uma segunda extremidades 40a, 40b,respectivamente. A primeira extremidade de corpo ou "superior" 40a temuma primeira abertura ou de "fluxo de entrada" 42 acoplada fluidamente coma entrada de alojamento 22 de modo a receber o fluxo de fluido Fea segun-da extremidade de corpo ou "inferior" 40b tem uma segunda abertura ou de"saída de gás" 44 acoplada fluidamente com o compressor 16. Uma superfí-cie de separação interna 46 estende-se circunferencialmente ao redor doeixo geométrico 41 e geralmente entre a primeira e a segunda extremidadesde corpo 40a, 40b. Ainda, a superfície de separação 46 define uma câmarade separação 48 e está inclinada geralmente radialmente para fora em umadireção di na direção da primeira extremidade de corpo 40a. Com esta es-trutura, conforme o corpo de separador 40 gira ao redor do eixo geométrico41, as porções de líquido L do fluxo de fluido F contactam a superfície deseparação interna 46 e são direcionadas geralmente radialmente para foraafastando do eixo geométrico de corpo 41 e geralmente axialmente parabaixo, e além, da primeira extremidade de corpo 40a. Em outras palavras, aforça centrífuga gerada pela rotação do separador 14 faz com que as por-ções de líquido L relativamente mais pesadas que contactam a superfície deseparação interna 46 rotativa deslizem para cima e para fora ao longo dasuperfície externa inclinada 50 até que as porções de líquido sejam projeta-das ou "lançadas" da extremidade de corpo superior 40a em um percursoem espiral na direção da superfície interna de alojamento 25. Como tal, asporções de líquido L são direcionadas para fluir de volta para fora através daprimeira abertura de corpo 42 enquanto que o restante do fluxo de fluido F,isto é, as porções substancialmente gasosas G, fluem na direção descen-dente d2 através da segunda abertura de corpo 44, e após isto para dentrodo compressor 16.

Ainda, o separador 14 de preferência ainda inclui uma superfíciede separação externa 50 que estende-se circunferencialmente ao redor doeixo geométrico de corpo 41 e geralmente entre a primeira e a segunda ex-tremidades de corpo 40a, 40b. Como com a superfície interna 46, a superfí-cie de separação externa 50 está inclinada geralmente radialmente para forana direção d! na direção da primeira extremidade de corpo 40a. Como tal,conforme o corpo de separador 40 gira ao redor do eixo geométrico 41, asporções de líquido L do fluxo de fluido F que contactam a superfície de sepa-ração externa 50 são direcionadas geralmente radialmente para fora afas-tando do eixo geométrico de corpo 41 e geralmente axialmente na direçãoda primeira extremidade de corpo 40 de modo a ser direcionada geralmentena direção da superfície interna de alojamento 25. Em outras palavras, asforças centrífugas fazem com que as porções de líquido L relativamentemais pesadas que contactam a superfície de separação externa 50 rotativadeslizem para cima e para fora ao longo da superfície de separação externainclinada 50 até que sejam projetadas / lançadas da extremidade de corposuperior de separador 40a em um percurso geralmente espiral na direção dasuperfície interna de alojamento 25. Mais ainda, o separador 14 está de pre-ferência localizado dentro da câmara de alojamento 13 de modo que a pri-meira extremidade, superior, de corpo de separador 40a, e assim a aberturade entrada de fluxo de fluido 42, fique espaçada geralmente verticalmentepara cima em relação à entrada de alojamento 22. Como tal, o fluxo de fluidoF tende a contactar ou fluir através da superfície de separação externa 50antes de entrar no separador 14, o que contribui para a separação das por-ções de líquido L do fluxo de fluido F, como abaixo discutido em detalhesadicionais.

Referindo agora às Figuras 1 e 2, o alojamento 13 de preferên-cia ainda inclui uma parede geralmente côncava 54 disposta dentro da câ-mara interna 13 de modo a definir uma câmara de pressão 56, e o separador14 está disposto pelo menos parcialmente dentro da câmara de pressão 56.A parede de pressão de alojamento 54 está disposta em relação à entradade alojamento 22 de modo que o fluxo de fluido multifásico F seja direciona-do para fluir radialmente ao redor do eixo geométrico de separador 41 e/ougeralmente paralelo em relação ao eixo geométrico 41 antes de entrar naabertura de separador 42. Como tal, o fluxo de fluido F de preferência con-tacta a parede de pressão 54 antes de entrar no separador 14 de modo queas porções de líquido L tendem a aderir na parede de pressão 54. A paredede pressão 54 estende-se geralmente radialmente através da extremidadesuperior da câmara de alojamento 13 e tem uma extremidade superior fe-chada 54a disposta geralmente sobre a linha de centro de alojamento 29 euma borda inferior 54b que estende-se circunferencialmente ao redor da li-nha de centro 29 e disposta geralmente contra a superfície interna de aloja-mento 25. Como tal, as porções de líquido L que aderem na parede de pres-são 54 tendem a fluir na direção da borda de parede 54b e após isto paradentro e através da passagem de fluxo de líquido 34 preferida, como acimadescrito e em detalhes adicionais abaixo.

Referindo agora às Figuras 1 e 6-8, o compressor 16 é de prefe-rência um compressor centrífugo 59 que inclui basicamente uma carcaça 60disposta dentro do alojamento 12 e que define uma câmara interna 62 e pelomenos um impulsor rotativo 64 disposto dentro da câmara de carcaça 62 eque tem uma entrada 65. A carcaça 60 tem uma abertura de entrada 61 con-figurada para receber uma porção do separador 14 e uma saída 63 acopladafluidamente com a primeira saída gasosa de alojamento 24A. De preferên-cia, o corpo de separador 40 está disposto dentro das ou estende-se atravésda entrada de carcaça de compressor 61, de modo que a segunda extremi-dade de corpo de separador 40b fique disposta dentro da câmara de com-pressor 42, por meio disto acoplando fluidamente a saída de gás de separa-dor 44 com a entrada de impulsor 65. Mais especificamente, a segunda ex-tremidade de corpo de separador 40b está de preferência localizada geral-mente adjacente à entrada de impulsor 65, de modo que as porções gaso-sas G fluam para fora da saída de separador 44 e substancialmente direta-mente para dentro da entrada de impulsor 65. Como tal, não existe necessi-dade de nenhum componente (por exemplo, um cano ou tubo) para direcio-nar a porção de gás de fluxo G do separador 14 para dentro do compressor16. No entanto, o separador 14 e o compressor 16 podem estar alternativa-mente dispostos de modo que a extremidade de saída de separador 40bfique disposta dentro da abertura de impulsor 65, ou mesmo espaçada poruma distância substancial da abertura 65. Por exemplo, o separador 14 podeestar disposto inteiramente externamente à carcaça de compressor 62 coma saída de gás de separador 44 estando fluidamente acoplada com a abertu-ra de entrada de carcaça de compressor 61, de modo que a porção de gásde fluxo G flua através da abertura de entrada de carcaça 61 antes de entrarna entrada de impulsor 65.

Ainda, os um ou mais impulsores 64 estão cada um configura-dos para comprimir as porções de fluido gasoso G que fluem para dentro daentrada de impulsor 65 e descarregar as porções gasosas G através da saí-da de carcaça 63, as quais após isto fluem através da primeira saída de alo-jamento 24A, como abaixo descrito em mais detalhes. Mais de preferência, ocompressor centrífugo 59 é um compressor centrífugo de "múltiplos está-gios" que tem uma pluralidade de estágios de compressão 66, cada estágiode compressão 66 incluindo um impulsor 64 e um conjunto de canal de fluxofixo 68 disposto ao redor do impulsor 64. Cada conjunto de canal de fluxofixo 68 inclui um canal difusor 70, um canal de curva de retorno 72, um canalde retorno 74 e uma aleta de guia 76. Como tal, as porções gasosas G com-primidas que fluem radialmente para fora em um "turbilhão" de um estágiode compressão 66 fluem para fora através do canal difusor 70, direcionadasde volta radialmente para dentro conforme estas fluem através do canal decurva de retorno 72 e do canal de retorno 74, e são direcionadas pela aletade guia 76 geralmente axialmente para dentro de um estágio de compressor66 adjacente, ou com o estágio 66 final, através da saída de carcaça 63.

Referindo às Figuras 1 e 9-12, a bomba 18 é de preferência umabomba rotativa, mais de preferência uma bomba centrífuga 80 que inclui ba-sicamente uma carcaça 82 e um impulsor rotativo 84. A carcaça 82 é dispo-nível dentro do alojamento 12 e tem uma câmara interna 86, um bocal desucção 87 que estende-se axialmente, que provê a entrada de bomba 28 eum bocal de saída ou descarga 88 acoplado fluidamente com a segundasaída de líquido de alojamento 24B. O impulsor 84 está configurado parapressurizar as porções de líquido L que fluem para dentro do bocal de suc-ção 81 e direcionar o líquido pressurizado Lp na direção do bocal de descar-ga 88, e após isto para o a segunda saída de alojamento 24B. Mais especifi-camente, o impulsor 84 de preferência tem uma pluralidade de aletas circun-ferenciais espaçadas, que estendem-se geralmente radialmente 83 configu-radas para direcionar o líquido radialmente para fora do impulsor rotativo 84,por meio disto imprimindo energia cinética ao líquido. Também, a carcaça 82está adicionalmente configurada para prover uma câmara de voluta 89 defi-nida geralmente entre o impulsor 84 e o bocal de descarga 88, a qual fun-ciona para desacelerar o líquido pressurizado que flui do impulsor 84, comoé bem conhecido daqueles versados na técnica de bombas e de maquináriode fluido.

Com a estrutura básica acima descrita, a máquina de processa-mento de fluidos 10 da presente invenção basicamente funciona como se-gue. Um fluxo de fluido multifásico F entra no alojamento 12 através da en-trada de alojamento 22 e flui para dentro da câmara de pressão 56, turbilho-na ao redor do e flui para dentro do separador 14. As porções de líquido Lsão separadas das porções restantes substancialmente gasosas G do fluxode fluido F, e são direcionadas para dentro da passagem de fluxo de líquido34. Geralmente simultaneamente, as porções gasosas G fluem para dentroda entrada de compressor 26 e são pressurizadas ou comprimidas de modoque a pressão de gás seja incrementalmente aumentada conforme as por-ções de gás G fluem através de cada estágio de compressor 66. As porçõesde gás pressurizadas Gp são descarregadas do compressor 16 e fluem parafora do alojamento através da saída de gás de alojamento 24A. Ainda, asporções de líquido L separadas que entram na passagem de fluxo de líquido34 fluem por gravidade (e sucção) através da porção vertical de passagem36, e assim ao redor do compressor 16, e então através da porção horizontalde passagem 37 sob o compressor 16 e para dentro da entrada de bomba28. A bomba centrífuga 80 preferida então pressuriza as porções de líquidoLp conforme as porções Lp são aceleradas radialmente para fora pelo impul-sor 84, e as porções de líquido pressurizado Lp fluem para fora do alojamen-to através da saída de líquido 24B. De preferência, as porções de gás e delíquido pressurizados GP, Lp são mescladas ou remisturadas em um tubo desaída comum 23 conectado com ambas as saídas de alojamento 24A, 24B,de modo que o fluxo de fluido pressurizado Fp seja adicionalmente proces-sado ou utilizado, mas os dois fluxos pressurizados GP, Lp podem alternati-vamente permanecer distintos de modo a serem após isto separadamenteprocessados ou utilizados.

Tendo descrito os componentes básicos e as funções acima,estes e outros elementos da máquina de processamento de fluidos da pre-sente invenção estão abaixo descritos em maiores detalhes.

Referindo às Figuras 1, 2, 4, 6, 7 e 9-11, o alojamento 12 de pre-ferência inclui um corpo tubular geralmente circular 90 com extremidadesaxiais 90a, 90b opostas e duas paredes de extremidades cilíndricas geral-mente circulares 92, 94 dispostas em uma extremidade de corpo 90a, 90b,respectivamente. O corpo tubular 90 tem uma superfície interna 91 que pro-vê a superfície circunferencial interna de alojamento 25, de modo que a câ-mara de alojamento 13 tem uma forma geralmente cilíndrica, e uma superfí-cie circunferencial externa 93 oposta. Ainda, cada parede de extremidade dealojamento 92, 94 envolve a extremidade mais próxima 90a, 90b do corpotubular 90 e tem uma abertura de eixo central geralmente circular 92a, 94aconfigurada para receber uma porção do eixo de acionamento 30. A primeiraparede de extremidade ou superior 92 é de preferência relativamente maisespessa do que a segunda parede de extremidade inferior 94 e inclui umacavidade em forma geralmente tronco-cônica 95. Com esta estrutura, a pa-rede de extremidade superior 92 provê a parede de pressão 54, e a cavida-de de parede de extremidade 95 provê a câmara de pressão 56, como acimadescrito. Alternativamente, a câmara de pressão 56 pode ser provida por umcorpo em forma de disco separado (não mostrado) disposto geralmente ad-jacente à parede de extremidade superior 92. Ainda, a parede de extremida-de inferior de alojamento 94 de preferência inclui um conjunto de mancai 89disposto pelo menos parcialmente dentro da abertura de parede 94a e confi-gurado para suportar o eixo de acionamento 30.

De preferência, a entrada de alojamento 22 e cada saída de alo-jamento 24A, 24B inclui uma seção de tubo ou de cano geralmente circularseparada 96, 97, 98, respectivamente, que estende-se para fora da superfí-cie externa 93 do corpo tubular de alojamento 90. O tubo de entrada 96 estálocalizado geralmente mais próximo da extremidade superior de corpo 90a ede preferência tem uma linha de centro 96a que estende-se geralmente per-pendicularmente à linha de centro de alojamento 29 e espaçado abaixo da entrada de fluido de separador 42, de modo que o fluxo de fluido F tende a"turbilhonar ao redor" da linha de centro 29, e assim ao redor do separador14, quando da entrada na câmara de pressão 56, como acima descrito. Tam-bém, o tubo de entrada 96 é conectado ou conectável com a fonte do fluxode fluido (não mostrada), de preferência por um ou mais tubos (nenhummostrado). Mais ainda, cada um dos dois tubos de saída 97, 98 está dispos-to geralmente adjacente à extremidade inferior de corpo de alojamento 90b eestão cada um alinhados geralmente radialmente com a saída do compres-sor 16 e da bomba 18, respectivamente, de modo que o segundo tubo desaída de líquido 97 fique espaçado geralmente axialmente abaixo do primei-ro tubo de saída de gás 98, como mostrado na Figura 1. De preferência, osdois tubos de saída 97, 98 estão conectados juntos de modo a estender paradentro de um único conduto de saída 100, de modo que as porções gasosae líquida pressurizadas Gp, Lp sejam mescladas após a respectiva compres-são e pressurização. No entanto, os dois tubos de saída 97, 98 podem serseparadamente conectados a uma tubulação adicional (não mostrada) demodo que as porções de fluido e gasosa pressurizadas Gp1 Lp permaneçamseparadas para uma utilização independente ou um tratamento separadoadicional.

Como mostrado na Figura 1, o alojamento 12 também de prefe-rência inclui um alojamento de motor tubular geralmente circular 102 quetem uma extremidade axial interna 102a disposta geralmente contra a e pre-sa na extremidade superior de corpo tubular 90a, mas pode alternativamenteser montada na extremidade inferior de corpo de alojamento 90b. O aloja-mento de motor 102 tem um furo interno que provê uma câmara de motor104 para alojar o motor 32 preferido, como acima discutido. Pela disposiçãodo alojamento de motor 102 verticalmente acima do restante dos componen-tes de máquina de processamento, a chance de intrusão de líquido no motor32 é minimizada. No entanto, a câmara de motor 104 pode ser de outro mo-do provida, tal como por exemplo, montando o alojamento 102 na extremi-dade inferior 90b do alojamento tubular 90, formando o alojamento 102 comouma porção integral superior do corpo tubular 90 definido pelo espaçamentoda parede de extremidade superior 92 axialmente para dentro, por um alo-jamento separado espaçado do corpo anular 90, etc. (nenhum mostrado), ouo motor 32 pode até ser diretamente montado no alojamento 102 sem ne-nhuma cobertura ou alojamento.

Ainda, o motor 32 é de preferência um motor elétrico 106 confi-gurado para girar o eixo 30 ao redor de seu eixo geométrico 31, mas podealternativamente ser um motor hidráulico, uma turbina a vapor ou gás, ouqualquer outro motor ou "acionador principal" apropriado. O eixo 30 preferidoinclui uma barra circular alongada 108 posicionada dentro da máquina defluidos 10 de modo a estender longitudinalmente através da câmara de alo-jamento 13 e que tem as porções superior e inferior 108a, 108b dispostasdentro das aberturas de eixo de parede de extremidade de alojamento 92a,94a. O corpo de eixo 108 tem uma superfície de montagem externa 109 con-figurada para aceitar pelo menos um componente rotativo 40, 64 e 84 doseparador 14, do compressor 16 e da bomba 18, como acima discutido e emdetalhes adicionais abaixo. Ainda, o eixo 30 é de preferência diretamenteacionado pelo motor 32, como acima descrito, mas pode alternativamenteser acionado através de um trem de engrenagens, um acionamento de cor-reia ou outro meio de transmissão apropriado (nenhum mostrado).

Referindo às Figuras 1 -5, o corpo de separador 40 está de prefe-rência construído como um tambor geralmente cônico 110 que inclui ummembro de cubo tubular interno 112, um membro tubular externo 114 dis-posto coaxialmente ao redor de uma porção do membro de cubo 112, e umapluralidade de aletas 116 que estendem-se entre os e conectam os membrostubulares interno e externo 112, 114. O membro de cubo interno 112 está depreferência formado como um tubo geralmente circular e tem um furo central113, uma porção 108c do corpo de eixo 108 estando disposta dentro do furo113 de modo a montar o separador 14 no eixo 30. Referindo especificamenteà Figura 5, o membro tubular externo 114 tem uma extremidade de entradasuperior, geralmente circular 114a com um primeiro diâmetro Di, uma extre-midade de saída inferior, geralmente circular 114b com um segundo diâme-tro D2. O primeiro diâmetro Di é maior do que o segundo diâmetro D2, demodo que o membro tubular externo 114 conifica para dentro em uma dire-ção d2 para baixo ao longo do eixo geométrico 41. Como tal, o membro tubu-lar externo 114 tem superfícies interna e externa, geralmente cênicas 115,117 que provêem as superfícies de separação interna e externa 46, 50, res-pectivamente. Cada superfície cênica 115, 117 estende-se circunferencial-mente ao redor do membro de cubo 112, a superfície interna 115 faceandogeralmente na direção da extremidade superior de membro externo 114a e asuperfície externa 117 faceando geralmente na direção da extremidade infe-rior de corpo 114b.

Com a estrutura de separador acima, a máquina de fluxo multi-fásico 10 provê a função de separar o fluxo de fluido F em pelo menos asporções gasosa e líquida G, L geralmente no modo seguinte. O fluxo de flui-do F flui através da entrada de alojamento 22 de modo a turbilhonar inicial-mente ao redor da câmara de pressão 56 e ao redor do separador 14, fa-zendo com que algumas das porções de líquido L adiram na parede de pres-são 54 e outras porções de líquido L adiram na superfície de separação ex-terna 50. As porções de líquido L sobre a parede de pressão 54 fluem porgravidade na direção da passagem de fluxo de líquido 34. A rotação do cor-po de separador 40 faz com que as porções de líquido L sobre a superfíciede separação externa 50 fluam radialmente para fora ao longo da mesmaaté serem projetadas radialmente para fora na direção da parede de pressão54, e após isto fluem ou diretamente para dentro da passagem 34 ou da pa-rede 54 para dentro da passagem 34. Ainda, o restante do fluxo de fluido F éaspirado para dentro da abertura superior de separador 42 por sucção naentrada de compressor 26, de modo que as porções de líquido L restantescontactem a superfície de separação interna 46. Como com a superfície ex-terna 50, as porções de líquido L sobre a superfície interna 46 são feitas fluirradialmente para fora ao longo da superfície 46 até serem projetadas ou lan-çadas radialmente para fora na direção da parede de pressão 54, para apósisto fluir diretamente ou indiretamente para dentro da passagem de fluxo delíquido 34. As porções substancialmente gasosas G do fluxo de fluido entãofluem através da entrada de compressor 26.

Apesar do separador de tambor cônico 110 com as superfíciesde separação cônicas interna e externa 115, 117 ser presentemente preferi-do, está dentro do escopo da presente invenção construir o separador 14 emqualquer outro modo apropriado que permita que a máquina de processa-mento de fluidos 10 funcione geralmente como aqui descrito. Por exemplo, oseparador 14 pode ser construído como um separador rotativo que tem so-mente uma das superfícies de separação inclinadas interna e externa 46, 50,a outra superfície 50 ou 46 sendo substancialmente vertical ou de outro mo-do formada (por exemplo, uma superfície externa cônica e um furo geral-mente circular, um corpo geralmente cilíndrico com um furo cônico, etc.). A-inda por exemplo, o separador 14 pode ser formado como qualquer outrotipo apropriado de dispositivo separador de fluidos, tal como um separadorciclônico cilíndrico, um separador rotativo em linha, ou um tanque separador,e/ou pode ser configurado para remover o material sólido do fluxo de líquidoou separar o fluxo de líquido em duas ou mais porções de líquido de densi-dade variável. A presente invenção abrange estas e outras construções a-propriadas do separador 14, e o escopo da presente invenção em nenhummodo está limitado a nenhum tipo e/ou disposição específico do separador 14.

Referindo às Figuras 1, 6 e 7, a carcaça de compressor 60 incluiuma parede tubular geralmente circular 120 e uma primeira e uma segundaparedes de extremidade geralmente circulares, que estendem-se radialmen-te 124A, 124B dispostas em cada extremidade axial da parede tubular 120. Aparede tubular de carcaça 120 tem superfícies circunferenciais interna e ex-terna 121, 122, a superfície interna 121 definindo a câmara de compressor62. A superfície externa de corpo tubular 122 provê a superfície externa decompressor 27 como acima descrito; especificamente, a superfície internade corpo 122 está espaçada radialmente para dentro da superfície interna dealojamento 91 de modo a por meio disto formar a porção vertical de passa-gem de líquido geralmente anular 36, como acima descrito. Ainda, cada pa-rede de extremidade de carcaça 124A, 124B inclui uma abertura central125A, 125B, respectivamente. A abertura de parede de extremidade superior125A está configurada para receber uma porção do separador 14 preferido,e assim provê a entrada de compressor 26, e a abertura de parede de ex-tremidade inferior 125B está dimensionada para receber uma porção do eixode acionamento 30, de modo que o eixo 30 estenda-se pelo menos parcial-mente através da mesma.

De preferência, o compressor 16 está montado dentro da má-quina de fluido multifásico 10 por uma pluralidade de membros de suporte126 espaçados circunferencialmente ao redor do eixo geométrico de aloja-mento 29 e configurados para montar o compressor 16 coaxialmente dentrodo alojamento 12, como acima discutido. Cada membro de suporte 126 depreferência inclui ou está formado como um montante alongado, que esten-de-se verticalmente 128 que estende-se entre a superfície interna de paredede alojamento 91 e a superfície externa de parede de alojamento 122 e estáconfigurado para conectar o alojamento 60 com o alojamento 12. Ainda, ca-da montante 128 está formado de uma barra retangular alongada 127 quetem uma borda vertical externa 127a presa na superfície interna de aloja-mento 91 e uma borda vertical interna 127b oposta presa com a superfícieexterna de carcaça 122, como indicado na Figura 7. Ainda, os montantes127 cada um estende-se substancialmente através do comprimento axialinteiro da porção vertical de passagem de líquido 36, de modo que a passa-gem de fluxo de líquido 34 fique por meio disto dividida em uma pluralidadede seções de passagem vertical 39 (vide Figura 7). Apesar dos montantes128 serem presentemente preferidos, a carcaça de compressor 60 pode ficarretida dentro do alojamento 12 por qualquer meio apropriado, tal como porexemplo, um ou mais blocos de suporte (nenhum mostrado) configuradospara suportar e espaçar o compressor 16 radialmente dentro da câmara dealojamento 13, etc.

Referindo agora às Figuras 1 e 6-8, como acima discutido, ocompressor 16 é de preferência um compressor centrífugo de múltiplos es-tágios 59 que tem uma pluralidade de estágios de compressão 66, por e-xemplo cinco estágios 66A, 66B, 66C, 66D e 66E como apresentado, quecada um inclui um impulsor rotativo 64 e um conjunto de canal de fluxo fixo68. Os impulsores 64 estão montados no eixo 30 de modo a ficarem espa-çados verticalmente ao longo do eixo geométrico de eixo 31 e cada conjuntode canal de fluxo 68 está disposto geralmente entre o impulsor 64 associadoe a superfície interna de corpo de carcaça 121. Cada impulsor 64 basica-mente inclui um cubo geralmente cilíndrico 130, uma capa geralmente côni-ca 132 espaçada axialmente do cubo 130 e uma pluralidade de lâminas ra-diais 134 que estendem-se entre o cubo 130 e a capa 132 e espaçadas cir-cunferencialmente umas das outras. Cada entrada de impulsor 65 está ge-ralmente definida entre a capa 132 e cubo 130 associados (ou capa 132 eeixo 30) de modo a ser geralmente anular, e cada impulsor 64 ainda temuma pluralidade de saídas circunferencialmente espaçadas 138 definidasentre as extremidades de lâmina radial 134a. Como tal, o fluido (isto é, asporções gasosas G) flui geralmente axialmente para dentro de cada entradade impulsor 65 e é então direcionado radialmente para fora do eixo geomé-trico de eixo 31 através da série de saídas 138, de modo que a pressão daporção de gás G progressivamente aumenta conforme este passa atravésde cada estágio de compressão 66. Ainda, cada conjunto de canal de fluxo68 está de preferência montado dentro da carcaça 10 montando os várioscomponentes estruturais (não indicados) do conjunto de canal 68 ao redorde um impulsor 64 montado sobre o eixo 30 de modo a formar um estágio decompressor 66, e está configurado para prover um canal difusor 70, um ca-nal de curva de retorno 72, um canal de retorno 74 e uma aleta de guia 76,cada tal componente sendo geralmente conhecido na técnica de compresso-res centrífugos.

Com a estrutura de compressor acima, as porções gasosas Gfluem para dentro do compressor 14 através da entrada de carcaça 61 (istoé, conforme a porção de gás G passa para a saída de gás de separador 44)e então flui da saída de separador 44 geralmente diretamente para dentro daentrada 65 do impulsor 64 do primeiro estágio 66A. As porções gasosas Gsão aceleradas pelas lâminas rotativas 134 para fluírem tanto radialmentequanto tangencialmente das saídas de impulsor 138 de modo a "turbilhonar"em um modo geralmente em espiral através do canal difusor 70 associado,são curvadas de volta na direção do eixo 30 pelo canal de curva de retorno72 conectado, de modo que este turbilhonamento é removido dentro do ca-nal de retorno 74 conforme o fluido flui de volta na direção do eixo 30, e sãodesviadas pela aleta de guia 76 para fluírem axialmente para dentro da en-trada de impulsor 136 do segundo estágio de compressor ou adjacente 66B.Este padrão de fluxo é repetido através do segundo, terceiro, quarto estágios66B, 66C e 66D, etc. No entanto, o conjunto de canal de fluxo 68 do últimoestágio de compressor 66E inclui somente um canal difusor 95 que direcionao fluxo para dentro de uma voluta 140 antes de fluir para fora da saída decompressor 63 e para a primeira saída de gás de alojamento 24A.

Apesar de um compressor centrífugo de múltiplos estágios 59como acima descrito ser presentemente preferido, o compressor 16 podealternativamente ser construído como um compressor centrífugo de estágioúnico (não mostrado) ou qualquer outro tipo de compressor capaz de com-primir um gás, tal como por exemplo, um compressor alternativo, um com-pressor helicoidal rotativo, etc. Está dentro do escopo da presente invençãoconstruir um compressor 16 nesta ou em outra configuração apropriada queseja capaz de comprimir as porções gasosas G em um modo tal que a má-quina de fluido multifásico 10 seja capaz de funcionar geralmente como aquidescrito.

Referindo às Figuras 9-12, o dispositivo de processamento defluidos 10 de preferência ainda inclui um conjunto de canal de líquido 150que inclui uma placa geralmente circular 152 disposta geralmente entre ocompressor 16 e a bomba 18 e um membro de canal tubular 153 conectadocom a placa 152 e disposto ao redor do eixo de acionamento 30 de modo aestender geralmente axialmente ao longo do mesmo. A placa de fluxo 150tem uma borda circunferencial externa 150a que está disposta contra a su-perfície interna de alojamento 25 e é pelo menos parcialmente curva geral-mente para cima. Como tal, a porção horizontal de canal de fluxo de líquido37 está definida entre a placa de fluxo 152 e a parede de extremidade inferi-or de compressor 124B e tem uma seção curva 37a definida entre a bordacurva de placa 152a e a borda inferior, externa da carcaça de compressor60. Ainda, o membro de canal tubular 153 estende-se geralmente para baixoda placa 152 e provê um canal geralmente vertical 155 que acopla fluida-mente a passagem de fluido 34 com a entrada de bomba 28. Apesar do con-junto de canal de fluxo 150 ser preferido, a máquina de fluido 10 pode serconstruída sem tal conjunto, de modo que o canal horizontal de líquido 37 édefinido geralmente entre a carcaça de compressor 60 e a carcaça de bom-ba 80 e as porções de líquido Lfluem diretamente para dentro da entrada debomba 28.

De preferência, um defletor ou placa defletora 154 está dispostoao redor do eixo de acionamento 30 na extremidade superior 153a do mem-bro de canal tubular 153 de modo a ficar geralmente centrado dentro da pla-ca de fluxo 152. Ainda, o defletor 154 tem uma pluralidade de aberturas 156que acoplam fluidamente o separador 14 e a bomba 18, isto é, através dapassagem de fluxo de líquido 34 e do canal vertical 155, e está configuradopara distribuir geralmente as porções de líquido L que fluem para o defletor154 geralmente ao redor da entrada de bomba 28. Mais ainda, a máquina deprocessamento de fluidos 10 também de preferência inclui um conjunto regu-lador de fluxo de líquido 160 configurado para variar uma taxa de fluxo dasporções de líquido L do separador 14 para a entrada de bomba 28. De prefe-rência, o conjunto regulador de fluxo 160 de preferência inclui um conjuntode aleta ajustável 162 disposto geralmente entre o separador 14 e a bomba18, mais de preferência montado no membro de canal tubular 153 geralmen-te mais próximo da extremidade inferior de membro 153b. O conjunto de ale-ta 162 inclui uma pluralidade de aletas rotativas ou articuláveis 164 monta-das no membro de canal 153 e um atuador 166, de preferência um motor167, operativamente conectado com as aletas 164 e configurado para giraras aletas 164. Uma pluralidade de aberturas 165 (Figura 10) está cada umadefinida entre cada par de aletas adjacentes 164, de modo que a rotaçãodas lâminas 164 aumenta ou diminui alternativamente o tamanho das aber-turas 165 (e de preferência também fecha as aberturas 165), de modo a a-justar a capacidade da bomba 18 dependente da taxa de fluxo volumétricodas porções de líquido L para a bomba 18. Ainda, o conjunto regulador defluxo 160 também de preferência inclui um sensor de fluxo (não mostrado)acoplado com o motor 167 e configurado para detectar a taxa de fluxo atra-vés da passagem de fluxo de líquido 34 e um controlador (não mostrado)acoplado com o sensor e o motor 167. O controlador está configurado paraoperar o motor 167 e ajustar as aberturas de aleta 165 para correspondergeralmente diretamente com a taxa de fluxo de líquido detectada. Em outraspalavras, as aletas 164 são giradas de modo a aumentar o tamanho das a-berturas 165 quando a taxa de fluxo de líquido é relativamente maior e paraalternativamente girar as aletas 164 para diminuir ou até fechar as aberturas165 quando a taxa de fluxo detectada é relativamente menor ou substanci-almente zero.

Referindo às Figuras 9-11, a carcaça de bomba 82 de preferên-cia inclui uma porção de corpo principal "em forma de rosca" geralmente cir-cular 170 que tem superfícies superior e inferior 172A, 172B e um perímetrocircunferencial externo 173. O impulsor de bomba 84 de preferência incluium cubo geralmente circular 176 e uma pluralidade de placas alongadas 178espaçadas circunferencialmente ao redor do cubo 176 e cada uma provendouma das aletas 83. As placas 178 cada uma estende-se geralmente radial-mente e pelo menos parcialmente axialmente de modo a ter uma forma ge-ralmente em espiral. Uma pluralidade de passagens de fluxo 180 está defini-da entre cada para de placas de aleta 178 adjacentes e cada uma tem umaentrada 180a conectada fluidamente com o bocal de sucção de carcaça 87 euma saída 180b no perímetro circunferencial externo 176a. Como tal, asporções de líquido L que fluem para dentro do bocal de sucção 87 entramem uma ou mais das entradas de passagem 180a e são aceleradas pelasaletas rotativa 83 para fluir tanto radialmente quanto tangencialmente parafora das saídas de passagem 180b de modo a "turbilhonar" em um modogeralmente em espiral para dentro da câmara de voluta 89. As porções delíquido L desaceleram dentro da câmara de voluta 89 de modo que a pres-são de líquido é aumentada, e então as porções de líquido pressurizado Lpfluem para fora do bocal de descarga 88 para dentro da saída de líquido dealojamento 24B, após isto mesclando com as porções de gás pressurizadoGp que fluem para fora da saída de gás de alojamento 24A, como acima dis-cutido.

Apesar de uma bomba centrífuga 80 ser presentemente preferi-da, a bomba 18 pode alternativamente ser qualquer outro tipo apropriado debomba rotativa, tal como uma bomba de engrenagens ou uma bomba heli-coidal, uma bomba alternativa tal como uma bomba de pistão, oú qualqueroutro tipo de bomba (nenhum mostrado).

Será apreciado por aqueles versados na técnica que mudançaspoderiam ser feitas nas modalidades acima descritas sem afastar-se do seuamplo conceito inventivo. É compreendido, portanto, que esta invenção nãoestá limitada às modalidades específicas descritas, mas pretende cobrir asmodificações dentro do espírito e do escopo da presente invenção como de-finido geralmente nas reivindicações anexas.

Claims (29)

1. Máquina de processamento de fluidos para processar um flu-xo de fluido multifásico que inclui uma mistura de pelo menos um gás e umlíquido, a máquina de processamento de fluidos compreendendo:um alojamento que tem uma câmara interna, uma entrada co-nectada fluidamente com a câmara interna e fluidamente conectável comuma fonte do fluxo multifásico, e uma primeira e uma segunda saídas; umseparador disposto dentro da câmara de alojamento, acoplado fluidamentecom a entrada de modo que o fluxo de fluido flua geralmente para o separa-dor, e configurado para separar geralmente o fluxo de fluido em uma porçãosubstancialmente gasosa e uma porção substancialmente líquida;um compressor disposto dentro da câmara de alojamento e es-tando acoplado fluidamente com o separador de modo que a porção gasosaflua para dentro do compressor, o compressor estando configurado paracomprimir a porção gasosa e descarregar a porção gasosa comprimida atra-vés da primeira saída de alojamento; euma bomba disposta dentro da câmara de alojamento e que temuma entrada acoplada fluidamente com o separador, a bomba estando es-paçada geralmente verticalmente do separador de modo que as porções Ii-quidas fluam pelo menos parcialmente por gravidade do separador para aentrada de bomba, a bomba estando configurada para pressurizar a porçãode líquido e descarregar a porção de líquido pressurizada através da segun-da saída de alojamento.

2. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que o compressor é um de:disposto geralmente entre o separador e a bomba; edisposto geralmente acima do separador de modo que o separa-dor fique disposto geralmente entre o compressor e a bomba.

3. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que o alojamento inclui uma superfície interna que definepelo menos parcialmente a câmara de alojamento e o compressor tem umasuperfície externa espaçada da superfície interna de alojamento de modoque pelo menos uma passagem de fluxo de líquido seja pelo menos parcial-mente definida entre as duas superfícies, a passagem de fluxo de líquidoacoplando fluidamente o separador com a bomba.

4. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 3, em que o alojamento tem uma linha de centro, a superfície in-terna de alojamento estende-se circunferencialmente ao redor da linha decentro, o compressor tem um eixo geométrico central, e a superfície externade compressor estende-se circunferencialmente ao redor do eixo geométricocentral de compressor e fique espaçada radialmente para dentro da superfí-cie externa de carcaça de modo que pelo menos uma porção da passagemde fluxo de líquido seja geralmente anular.

5. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 4, em que a passagem de fluxo inclui uma porção geralmentehorizontal, que estende-se geralmente radialmente definida entre o com-pressor e a bomba e fluidamente acoplada com a entrada de bomba.

6. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 3, em que pelo menos uma porção da passagem de fluxo de lí-quido estende-se geralmente verticalmente de modo que a gravidade pelomenos parcialmente inicie o fluxo do líquido através da passagem de fluxo.

7. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 3, em que o separador está configurado para direcionar o líquidogeralmente na direção da superfície interna de alojamento de modo que olíquido flua para dentro do canal de fluxo de líquido e após o que flua pelomenos parcialmente por gravidade para a entrada de bomba.

8. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, ainda compreendendo um eixo que estende-se geralmenteverticalmente através da câmara de alojamento e sendo girável ao redor deum eixo geométrico central, cada um do separador, do compressor, e dabomba tendo pelo menos um membro rotativo conectado com o eixo de mo-do que a rotação de eixo geralmente opera cada um do separador, do com-pressor e da bomba, os membros rotativos ficando espaçados verticalmenteao longo do eixo geométrico de eixo.

9. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 8, ainda compreendendo um motor conectado com o eixo e con-figurado para girar o eixo ao redor do eixo geométrico central.

10. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que o separador inclui um corpo girável ao redor de umeixo geométrico central, o corpo de separador tendo uma primeira extremi-dade com uma abertura acoplada fluidamente com a entrada de alojamentode modo a receber o fluxo de fluido, uma segunda extremidade com umaabertura acoplada fluidamente com o compressor, e uma superfície de sepa-ração interna que estende-se circunferencialmente ao redor do eixo geomé-trico e geralmente entre a primeira e a segunda extremidades de corpo, asuperfície de separação definindo uma câmara de separação e sendo incli-nada geralmente radialmente para fora em uma direção da primeira extremi-dade de corpo de modo que conforme o corpo de separador gira ao redor doeixo geométrico, as porções de líquido do fluxo de fluido que contactam asuperfície de separação são direcionadas geralmente radialmente para foraafastando do eixo geométrico de corpo e geralmente axialmente na direçãoda primeira extremidade de corpo de modo a fluir através da primeira abertu-ra de corpo enquanto que o restante do fluxo de fluido flui através da segun-da abertura de corpo.

11. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 10, em que:o alojamento tem uma superfície interna que estende-se geral-mente verticalmente pelo menos parcialmente definindo a câmara interna;a primeira extremidade de corpo de separador está espaçadageralmente verticalmente para cima em relação à entrada de alojamento; eo corpo de separador ainda tem uma superfície de separaçãoexterna que estende-se circunferencialmente ao redor do eixo geométrico egeralmente entre a primeira e a segunda extremidades de corpo, a superfíciede separação externa ficando inclinada geralmente radialmente para fora emuma direção da primeira extremidade de corpo de modo que conforme ocorpo de separador gira ao redor do eixo geométrico, as porções de líquidodo fluxo de fluido que contactam a superfície de separação externa são dire-cionadas geralmente radialmente para fora afastando do eixo geométrico decorpo e geralmente axialmente na direção da primeira extremidade de corpode modo a serem direcionadas geralmente para a superfície interna de alo-jamento.

12. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 10, em que o corpo de separador inclui:um membro de cubo tubular interno;um membro tubular externo conectado com o e disposto geral-mente coaxialmente ao redor do cubo, o membro tubular tendo uma extre-midade de entrada superior, geralmente circular com um primeiro diâmetro,uma extremidade de saída inferior, geralmente circular com um segundo di-âmetro, o primeiro diâmetro sendo maior do que o segundo diâmetro, e umasuperfície interna geralmente cônica que provê a superfície de separação, asuperfície cônica estendendo-se circunferencialmente ao redor do cubo efaceando geralmente na direção da extremidade superior; euma pluralidade de aletas alongadas que estendem-se entre ose que conectam os membros tubulares interno e externo.

13. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que o compressor tem uma carcaça com uma câmara in-terna e uma abertura de entrada que estende-se para dentro da câmara e oseparador está disposto dentro da abertura de carcaça de modo que a por-ção de gás flua do separador diretamente para dentro da câmara de com-pressor.

14. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 13, em que:o separador inclui um corpo girável ao redor de um eixo geomé-trico central, o corpo de separador tendo uma primeira extremidade comuma abertura acoplada fluidamente com a entrada de alojamento de modo areceber o fluxo de fluido e uma segunda extremidade oposta com uma aber-tura de saída de gás; eo compressor tem pelo menos um impulsor disposto dentro dacâmara de carcaça e que tem uma entrada, a segunda extremidade de cor-po de separador estando disposta geralmente adjacente ao impulsor de mo-do que a porção de gás flua da saída de gás de separador para a entrada deimpulsor.

15. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que o alojamento tem um eixo geométrico central e incluiuma parede geralmente côncava disposta dentro da câmara interna de modoa definir uma câmara de pressão, o separador sendo girável ao redor do eixogeométrico central e disposto pelo menos parcialmente dentro da câmara depressão, a parede de pressão de alojamento estando disposta com relação àentrada de modo que o fluxo de fluido multifásico seja direcionado para fluirpelo menos um de radiaimente ao redor do eixo geométrico e geralmenteparalelo em relação ao eixo geométrico antes de entrar na entrada de separador.

16. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que o compressor inclui:uma carcaça disposta dentro do alojamento e que define umacâmara interna, a carcaça tendo uma entrada acoplada fluidamente com oseparador e uma saída acoplada fluidamente com a primeira saída de alo-jamento; epelo menos um impulsor rotativo disposto dentro do membro decarcaça e configurado para comprimir as porções de fluido gasoso que fluempara dentro da entrada de carcaça de compressor.

17. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 16, em que o compressor tem uma pluralidade de estágios decompressão, cada estágio de compressão inclui um impulsor rotativo e umconjunto de canal de fluxo fixo disposto ao redor do impulsor, o conjunto decanal de fluxo incluindo um canal de difusor, um canal de curva de retorno,um canal de retorno e uma aleta de guia.

18. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que:a carcaça de compressor inclui uma parede geralmente tubularque tem uma superfície circunferencial externa; eo alojamento tem uma superfície circunferencial interna, a super-fície interna de alojamento estando espaçada radialmente para dentro dasuperfície interna de alojamento de modo a formar uma passagem de fluxode líquido geralmente anular, e uma pluralidade de suportes alongados queestendem-se entre a superfície interna de alojamento e a superfície externade carcaça e configurados para conectar a carcaça com o alojamento.

19. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 1, em que a bomba inclui:uma carcaça disponível dentro do alojamento e que tem umacâmara interna, uma abertura de entrada que provê a entrada de bomba, euma abertura de saída acoplada fluidamente com a segunda saída de alo-jamento; eum impulsor rotativo disposto dentro do membro de carcaça econfigurado para comprimir o líquido que flui para dentro da entrada debomba e direcionar o fluido para a abertura de saída de carcaça.

20. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 19, ainda compreendendo um defletor disposto geralmente entreo compressor e a bomba e que tem uma pluralidade de aberturas que aco-piam fluidamente o separador e a bomba, o defletor estando configuradopara distribuir geralmente o líquido que flui para o defletor geralmente aoredor da entrada de bomba.

21. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 20, ainda compreendendo um conjunto de aleta ajustável dispos-to geralmente entre o separador e a bomba e configurado para variar umataxa de fluxo de porções de líquido do separador para a entrada de bomba.

22. Máquina de processamento de fluidos para processar umfluxo de fluido multifásico que inclui pelo menos porções de fluido gasoso elíquido, a máquina de processamento de fluidos compreendendo:um alojamento que inclui uma câmara interna, um eixo geomé-trico central que estende-se através da câmara, uma superfície interna queestende-se circunferencialmente ao redor do eixo geométrico e pelo menosparcialmente definindo a câmara, uma entrada conectada fluidamente com acâmara de alojamento e configurada para receber o fluxo multifásico, e umaprimeira e uma segunda saída conectadas fluidamente com a câmara;um separador disposto dentro da câmara de alojamento, acopla-do fluidamente com a entrada de modo que o fluxo de fluido flua geralmenteda entrada para o separador, e configurado para separar geralmente o fluxode fluido em uma porção substancialmente gasosa e uma porção substanci-almente líquida;um compressor disposto dentro da câmara de alojamento demodo a ficar axialmente espaçado do separador, estando fluidamente aco-plado com o separador de modo a receber a porção gasosa do separador eque tem uma saída conectada fluidamente com a primeira saída de aloja-mento, o compressor estando configurado para comprimir a porção gasosa edescarregar a porção gasosa comprimida através da primeira saída de alo-jamento, o compressor tendo uma superfície externa espaçada para dentroda superfície interna de alojamento de modo a definir pelo menos uma pas-sagem de fluxo que estende-se geralmente paralela com o eixo geométricode alojamento; euma bomba disposta dentro da câmara de alojamento de modoa estar axialmente espaçada do separador de modo que o compressor fiquedisposto geralmente entre o separador e a bomba, a bomba tendo uma en-trada acoplada fluidamente com o separador através de pelo menos umapassagem de fluxo de modo a receber a porção de líquido do separador, abomba estando configurada para pressurizar a porção de líquido e descarre-gar a porção de líquido pressurizada através da segunda saída de alojamento.

23. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 22, em que o compressor tem um eixo geométrico central queestende-se geralmente colinearmente com o eixo geométrico de alojamentoe a superfície externa de carcaça de compressor estende-se geralmente cir-cunferencialmente ao redor do eixo geométrico de compressor de modo quea passagem de fluxo é geralmente anular.

24. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 23, ainda compreendendo uma pluralidade de uma pluralidade demembros de suporte espaçados circunferencialmente ao redor do eixo geo-métrico de alojamento e configurados para montar o compressor dentro doalojamento, cada par adjacente de membros de suporte definindo uma se-ção de passagem de fluxo geralmente arqueada separada da passagem defluxo.

25. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 22, em que o alojamento tem um corpo tubular geralmente circu-lar que provê a superfície interna de alojamento e o compressor inclui umacarcaça cilíndrica geralmente circular disposta dentro do corpo de alojamen-to e que provê a superfície interna de carcaça de modo que a passagem defluxo é geralmente anular.

26. Máquina de processamento de fluidos para processar umfluxo de fluido multifásico que inclui pelo menos uma porção gasosa e umaporção líquida, a máquina de processamento de fluidos compreendendo:um alojamento que inclui uma câmara interna, uma superfíciecircunferencial interna que define pelo menos parcialmente a câmara, umaentrada que estende-se para dentro da câmara e configurada para receber ofluxo multifásico, e duas saídas que estendem-se para fora da câmara;um separador disposto dentro da câmara de alojamento, acopla-do fluidamente com a entrada de modo que o fluxo de fluido flua para o se-parador, e configurado para separar geralmente o fluxo de fluido em umaporção substancialmente gasosa e uma porção substancialmente líquida;um compressor disposto dentro da câmara de alojamento geral-mente sob o separador, que tem uma entrada acoplada fluidamente com oseparador de modo a receber o fluxo gasoso do separador, e configuradopara comprimir o fluxo gasoso e descarregar o fluxo gasoso comprimido doalojamento através da primeira saída, o compressor ainda tendo uma super-fície externa espaçada para dentro da superfície interna de alojamento demodo que um canal de fluxo geralmente anular seja definido entre as suassuperfícies, o canal de fluxo estando acoplado fluidamente com o separador;euma seção de câmara de coletor definida dentro da câmara dealojamento geralmente sob o separador, a câmara de coletor estando aco-plada fluidamente com o canal de fluxo anular e com a segunda saída dealojamento, a câmara de coletor estando configurada para conter uma quan-tidade de líquido.

27. Máquina de processamento de fluidos para processar umfluxo de fluido multifásico que inclui uma mistura de pelo menos um gás eum líquido, a máquina de processamento de fluidos compreendendo:um alojamento que tem uma câmara interna, uma entrada co-nectada fluidamente com a câmara interna e fluidamente conectável comuma fonte do fluxo multifásico, e uma primeira e uma segunda saídas; umseparador disposto dentro da câmara de alojamento, acoplado fluidamentecom a entrada de modo que o fluxo de fluido flua geralmente para o separa-dor, e configurado para separar geralmente o fluxo de fluido em uma porçãosubstancialmente gasosa e uma porção substancialmente líquida;um compressor disposto dentro da câmara de alojamento, quetem uma carcaça com uma câmara interna e uma saída que estende-se paradentro da câmara de carcaça, e pelo menos um impulsor disposto dentro dacâmara de carcaça e configurado para comprimir a porção gasosa, o com-pressor estando configurado para descarregar a porção gasosa comprimidaatravés da primeira saída de alojamento, pelo menos uma porção do sepa-rador estando disposta dentro da entrada de carcaça de modo que a porçãode gás flua geralmente diretamente do separador para dentro da câmara decompressor; euma bomba disposta dentro da câmara de alojamento, que temuma entrada acoplada fluidamente com o separador, de modo a receber aporção de líquido, e configurada para pressurizar a porção de líquido e des-carregar a porção de líquido pressurizada através da segunda saída de alo-jamento.

28. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 27, em que a bomba está espaçada geralmente verticalmente doseparador de modo que as porções de líquido fluam pelo menos parcialmen-te por gravidade do separador para a entrada de bomba.

29. Máquina de processamento de fluidos de acordo com a rei-vindicação 28, em que o alojamento tem uma superfície interna que definepelo menos parcialmente a câmara de alojamento, o compressor tem umasuperfície externa espaçada para dentro da superfície interna de alojamentode modo a definir pelo menos uma passagem de fluxo que estende-se ge-ralmente paralela com o eixo geométrico de alojamento, e a entrada debomba está acoplada fluidamente com o separador através da pelo menosuma passagem de fluxo de modo a receber a porção de líquido do separador.