BRPI0902649A2 - dispositivo e método de separar partìculas de fluido - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO E METODO DE SEPARAR PARTìCULAS DE FLUIDO, compreendido pela massa de ar (fluido) com partículas (20) penetram no dispositivo, sofre uma mudança de movimento estabelecendo-se, assim, dois turbilhões no interior da câmara de separação (03): um periférico externo (22) (movimento centrífugo) e um central (21) (núcleo do movimento), de modo que, como foi dito, sob a ação da força centrifuga as partículas se deslocam e em sua trajetória encontram a boca de descarte (05), e o ar que por ser mais leve que as partículas se deslocam para o núcleo do vórtice de encontro ao túnel anular (04) e por ele deixa o dispositivo. Desta forma a separação das partículas é efetuada, sendo que, numa extremidade o ar se retira limpo e em outra extremidade as partículas são expelidas para serem retidas em algum tipo de ensaque ou algum tipo de dispositivo de retenção.

Description

"DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULASDE FLUIDO".

Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um"DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULAS DEFLUIDO", que foi desenvolvido com a finalidade de se prover um métodopara separar partículas de um fluido, através de um equipamentoconstituído por módulos com disposições físicas que permite que se altereo trajeto do fluido sem que cause turbulências e conseqüentemente geram-se um vórtice e uma força centrífuga de modo que a separação daspartículas aconteça baseada nos princípios de separação aerodinâmicos. Oequipamento é preferivelmente capaz de separar partículas com densidademaior que o ar.

Estado da Técnica

Partículas fluidas são abstrações, uma vez que um fluido écomposto por moléculas que interagem entre sí. Uma partícula fluida podeser tratada como a menor parte do fluido que mantém as propriedades destefluido, e o aspecto de contínuo. Há dois sistemas de referência para oestudo de partículas fluidas: o Lagrangeano e o Euleriano. Afluidodinâmica, sub-área de conhecimento da mecânica dos fluidos é a áreade conhecimento que trata do estudo de fluidos em movimento. A partirdos anos 80 do século XX, a fluidodinâmica computacional tem aplicadométodos numéricos no estudo da dinâmica de fluidos e do modelo departículas fluidas. É uma área abrangente de conhecimento, como a sua co-irmã, a mecânica dos sólidos, com aplicações em pesquisas na indústria,meio ambiente, aerodinâmica, sedimentologia.

A patente PI0000053-1, trata de um dispositivo que, pelacirculação induzida do fluido a partir de um movimento de rotação de umou mais dispositivos cilíndricos, produz uma diferença de pressão numasuperfície, o que resulta numa força aerodinâmica (no caso do fluido ser oar), esta força aerodinâmica pode ser usada, por exemplo para sustentarcorpos mais pesados do que o ar, consumindo uma potência menor do quea requerida nos dispositivos usados atualmente. Os cilindros concêntricossão postos em rotação a alta velocidade por alguma força motriz, omovimento de rotação dos cilindros induz nas partículas do fluido (ar) umavelocidade predominantemente azimutal. este campo de velocidadesinduzido provoca uma alteração da pressão no fluido, que, atuando sobreapenas uma das faces de uma superfície, gera uma força aerodinâmicasobre a dita superfície, esta superfície pode ser parte de um veiculo ouestar acoplada ao mesmo, uma outra forma de se gerar uma forçaaerodinâmica a partir da circulação do fluido induzida e através de umahélice imersa no dito fluido, sendo que esta hélice pode estar estacionariaou se movendo no sentido contrario ao do cilindro. A velocidade relativaentre o fluido e a hélice provoca na superfície da hélice uma forçaaerodinâmica, no caso de a hélice estar estática, tal dispositivo apresentavantagens sobre os atuais, uma vez que simplifica os mecanismos decontrole de passo da hélice. no caso de a hélice em rotação no sentidocontrario ao do cilindro, um ganho de eficiência pode ser observado emrelação aos atuais dispositivos, uma vez que a velocidade relativa entre ofluido e as pás da hélice pode alcançar valores bem mais elevados.

E objetivo da presente invenção prover o mercado de umdispositivo disposto em módulos que permite alterar a trajetória do fluidosem causar turbulência equipamento, que possibilita uma colheita rápida esegura através de um "DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARARPARTÍCULAS DE FLUIDO", compreendido por um cone de entrada,dispositivo redemoinhador, câmara de separação, túnel anular e boca dedescarte, onde o fluido (massa de ar + partículas), segue em direção aocone de entrada se choca de encontro ao dispositivo redemoinhador estedotado de palhetas curvadas e inclinadas que modificam a trajetória dofluído de forma que a massa de ar ao passar entre as palhetas exerce omovimento helicoidal gerando uma força centrífuga, a qual nesta fasepossibilita a separação da parte de menor densidade e de maior densidadedo fluído, ou seja, a parte de menor densidade do fluído provido domovimento circular constante vai à direção do núcleo de movimento(vórtice), saindo através do túnel anular, sendo a porção de maiordensidade do fluído, devido à força centrifuga gerada, se distancia cadavez mais do núcleo de movimento (vórtice) e vai à direção e em contatocom a parede da câmara de separação dirigindo-se de encontro a umaabertura tangencial posicionada perpendicularmente à linha de centro dacâmara de separação, nesta fase se desviam de sua trajetória e sem causarturbulência se retiram em direção à boca de descarte, sendo dispositivoredemoinhador provido de um corpo cilíndrico externo e posicionado emseu centro um corpo cilíndrico interno e em sua extremidade frontal umcone de fechamento, que dissipa o fluído, entre os corpos cilíndricosestão posicionadas as palhetas curvadas com ângulo de deflexão para que ofluído em contato com sua superfície inicie um movimento elíptico esubstancialmente um movimento espiral centrífugo.

Sendo que a dita palheta curvada pode variar de 50 a 75 grauscom relação à linha de centro Z do dispositivo, ou seja, este ângulo é pré-determinado de acordo com as propriedades, vazão e velocidade de cadafluido, pois, para um fluído com grande proporção de partículas e de baixopeso especifico, se faz necessário aumentar a quantidade de palhetas e/oaplicar mais grau de inclinação, o que resulta em menos turbulência e ummelhor movimento espiral centrífugo do fluído assim sendo, aumento nacapacidade de separação das partículas, no entanto conseqüentemente aoaumentar a quantidade e/ou o grau da palheta aumenta-se também a percade carga no sistema o que se procura compensar se aumentadoproporcionalmente os valores de RI, R2 e W.

Para que se possa obter uma perfeita compreensão do que foradesenvolvido são apensos desenhos ilustrativos aos quais far-se-ãoreferências numéricas cem conjunto com uma descrição pormenorizadaque se segue, onde a:

Figura 1 mostra uma vista em perspectiva explodida dodispositivo.

Figura 2 mostra uma vista em perspectiva do dispositivomontado.

Figura 3 mostra uma vista do redemoinhador.

Figura 4 mostra uma vista com detalhes das palhetas.

Figura 5 mostra uma vista em detalhes dos fluidos.

Como inferem os desenhos e em seus pormenores podemos observar que a"DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULAS DEFLUIDO", compreendida por um cone de entrada (01), dispositivoredemoinhador (02), câmara de separação (03), túnel anular (04) e boca dedescarte (05), onde o fluido (20) (massa de ar + partículas), segue emdireção ao cone de entrada (01) se choca de encontro ao dispositivoredemoinhador (02) este dotado de palhetas (30) curvadas e inclinadas quemodificam a trajetória do fluído (20) de forma que a massa de ar ao passarentre as palhetas exerce o movimento helicoidal gerando uma forçacentrífuga, a qual nesta fase possibilita a separação da parte de menordensidade e de maior densidade do fluído, ou seja, a parte de menordensidade do fluído (21) provido do movimento circular constante vai àdireção do núcleo de movimento (vórtice), saindo através do túnel anular(4), sendo a porção de maior densidade do fluído (22), devido à forçacentrifuga gerada, se distancia cada vez mais do núcleo de movimento(vórtice) e vai à direção e em contato com a parede da câmara de separação(3) dirigindo-se de encontro a uma abertura tangencial (23) posicionadaperpendicularmente à linha de centro da câmara de separação (3), nestafase se desviam de sua trajetória e sem causar turbulência se retiram emdireção à boca de descarte (5), sendo dispositivo redemoinhador (02)provido de um corpo cilíndrico externo (41) e posicionado em seu centroum corpo cilíndrico interno (42) e em sua extremidade frontal um cone(43) de fechamento, que dissipa o fluído, entre os corpos cilíndricos (41)e (42) estão posicionadas as palhetas curvadas (30) com ângulo dedeflexão para que o fluído (20) em contato com sua superfície inicie ummovimento elíptico e substancialmente um movimento espiral centrífugo.

Sendo que a dita palheta curvada (30) pode variar de 50 a 75 graus comrelação à linha de centro Z do dispositivo, ou seja, este ângulo é pre-determinado de acordo com as propriedades, vazão e velocidade de cadafluido, pois, para um fluído com grande proporção de partículas e de baixopeso especifico, se faz necessário aumentar a quantidade de palhetas e/oaplicar mais grau de inclinação, o que resulta em menos turbulência e ummelhor movimento espiral centrífugo do fluído assim sendo, aumento nacapacidade de separação das partículas, no entanto conseqüentemente aoaumentar a quantidade e/ou o grau da palheta aumenta-se também a percade carga no sistema o que se procura compensar se aumentadoproporcionalmente os valores de Rl, R2 e W.Com esta concepção, podemos verificar que a "DISPOSITIVO EMÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULAS DE FLUIDO", tem seufuncionamento simplificado onde, a massa de ar (fluido) com partículas(20) penetram no dispositivo, sofre uma mudança de movimentoestabelecendo-se, assim, dois turbilhões no interior da câmara de separação(03): um periférico externo (22) (movimento centrífugo) e um central (21)(núcleo do movimento), de modo que, como foi dito, sob a ação da forçacentrifuga as partículas se deslocam e em sua trajetória encontram a bocade descarte (05), e o ar que por ser mais leve que as partículas se deslocampara o núcleo do vórtice de encontro ao túnel anular (04) e por ele deixa odispositivo. Desta forma a separação das partículas é efetuada, sendo que,numa extremidade o ar se retira limpo e em outra extremidade as partículassão expelidas para serem retidas em algum tipo de ensaque ou algum tipode dispositivo de retenção. Por atender a todos os requisitos que definema patente de invenção sendo as seguintes suas reivindicações.

Claims (4)

1.- "DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULASDE FLUIDO", caracterizada por um cone de entrada (01), dispositivoredemoinhador (02), câmara de separação (03), túnel anular (04) e boca dedescarte (05), onde o fluido (20) (massa de ar + partículas), segue emdireção ao cone de entrada (01) se choca de encontro ao dispositivoredemoinhador (02) este dotado de palhetas (30) curvadas e inclinadasmodifica a trajetória do fluído (20).

2.- "DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULASDE FLUIDO", caracterizada pela massa de ar ao passar entre as palhetasessa exercer o movimento helicoidal gerando uma força centrífuga, quepossibilita a separação da parte de menor densidade e de maior densidadedo fluído, onde a parte de menor densidade do fluído (21) provido domovimento circular constante vai à direção do núcleo de movimento(vórtice), saindo através do túnel anular (4), sendo a porção de maiordensidade do fluído (22), devido à força centrifuga gerada, se distanciacada vez mais do núcleo de movimento (vórtice) indo em direção e emcontato com a parede da câmara de separação (3) dirigindo-se de encontroa uma abertura tangencial (23) posicionada perpendicularmente à linha decentro da câmara de separação (3), onde se desviam de sua trajetória e semcausar turbulência se retiram em direção à boca de descarte (5).

3.- "DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULASDE FLUIDO", caracterizada sendo dispositivo redemoinhador (02) serprovido de um corpo cilíndrico externo (41) e dotado em seu centro de umcorpo cilíndrico interno (42) e em sua extremidade frontal um cone (43) defechamento, que dissipa o fluído, entre os corpos cilíndricos (41) e (42),onde estão posicionadas as palhetas curvadas (30), com ângulo de deflexãode modo que o fluído (20) em contato com sua superfície inicie ummovimento elíptico e substancialmente um movimento espiral centrífugo.

4.- "DISPOSITIVO E MÉTODO DE SEPARAR PARTÍCULASDE FLUIDO", caracterizada pela palheta curvada (30) pode variar de 50 a-75 graus com relação à linha de centro Z do dispositivo, cujo ângulo é pre-determinado de acordo com as propriedades de vazão e velocidade decada fluido, pois para um fluído com grande proporção de partículas e debaixo peso especifico, se faz necessário aumentar a quantidade de palhetase/ou aplicar mais grau de inclinação, o que resulta em menos turbulência eum melhor movimento espiral centrífugo do fluído assim sendo, ocorreaumento na capacidade de separação das partículas, no entantoconseqüentemente ao aumentar a quantidade e/ou o grau da palhetaaumenta-se também a perca de carga no sistema o que se procuracompensar aumentado proporcionalmente os valores de RI, R2 e W.