BRPI0920649B1 - Sistema de desaguamento móvel, operado por gravidade, condicionado por gás de secagem, de pressão positiva, para fluidos hidráulicos, lubrificantes e baseados em petróleo - Google Patents
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Abstract
"sistema de desaguamento móvel, operado por gravidade, condicionado por gás de secagem, de pressão positiva, para fluidos hidráulicos, lubrificantes e baseados em petróleo". a presente invenção refere-se a um sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desempenho, pressão positiva operado por gravidade para fluidos hidráulicos, fluidos lubrificantes e fluidos baseados em petróleo que compreende uma câmara de desaguamento operada por gravida- de que recebe o fluido industrial e uma fonte de ar de secagem de pressão positiva acoplada a câmara de desaguamento .
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE DESAGUAMENTO MÓVEL, OPERADO POR GRAVIDADE, CONDICIONADO POR GÁS DE SECAGEM, DE PRESSÃO POSITIVA, PARA FLUIDOS HIDRÁULICOS, LUBRIFICANTES E BASEADOS EM PETRÓLEO. REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório Norte Americano de Número 61/103.325, intitulado Sistema de Desaguamento de Pressão Positiva, Condicionado por Gás de Secagem, Operado por Gravidade, Móvel, Para Fluidos Hidráulicos, Lubrificantes e Baseados em Petróleo, depositado em 7 de outubro de 2008.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se em geral a um sistema de desaguamento portátil, mais especificamente a um sistema de desaguamento de pressão positiva, condicionado por gás de secagem, operado por gravidade, para fluidos hidráulicos, fluidos lubrificantes e fluidos baseados em petróleo tais como diesel combustível e semelhantes.
2. Descrição da Técnica Relacionada
Muitos fluidos lubrificantes, fluidos baseados em petróleo tais como fluido hidráulico, fluidos lubrificantes, diesel combustível, biodiesel combustível e similares, podem precisar ser desidratados (remover ou diminuir o conteúdo de água) para melhorar o desempenho ou eficiência relativa do fluido e reduzir danos a componentes. Fluidos hidráulicos baseados em petróleo, também denominados baseados em hidrocarbonetos, são os fluidos mais comuns para sistemas hidráulicos. A diferença entre fluido hidráulico baseado em petróleo e óleo limpo são geralmente os aditivos no fluido operacional. Fluido hidráulico também inclui ésteres de fosfato, que são de alguma forma resistentes ao fogo e geralmente permitem operação em temperaturas mais altas ao mesmo tempo em que proporcionam qualidades de lubrificação igual aos fluidos hidráulicos baseados em petróleo. Os fluidos hidráulicos também incluem fluidos sintéticos e misturas sintéticas que são usualmente ésteres de fosfato, hidrocarbonetos clorados ou uma mistura.
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Em sistemas hidráulicos o excedente livre ou água dissolvida pode causar dano aos componentes de tolerância de precisão ou sensíveis. Sob alta pressão que é típica em sistemas hidráulicos, água sob pressão pode se tomar vapor provocando danos de cavitação, desempenho impróprio e degradação do fluido operacional.
Por exemplo, é essencial que o combustível usado em motores de combustão interna de combustível injetado e motores a jato estejam livres de água, algas e outros contaminantes. Quando o combustível é armazenado a granel, tal como em tanques de armazenamento de veículos, barcos e aeronaves, se formarão gotas de água condensada da atmosfera dentro dos tanques de armazenamento e seus tubos de ventilação. O acúmulo desta condensação, e possível crescimento microbial, eventualmente serão ingeridos pelos tubos de captação de combustível, e transportados junto com o combustível para o sistema de filtragem de combustível do motor. No caso de navios no mar e aeronaves, quando estes encontram condições turbulentas e agitadas, a condensação acumulada na interface de água do combustível se move em volta do tanque de armazenamento para ser facilmente ingerida em quantidades grandes o suficiente para preencher totalmente ou saturar o sistema de filtragem de motores provocando a parada do motor.
A fim de endereçar estas necessidades tem sido desenvolvida uma quantidade de sistemas de desaguamento. Os sistemas de desaguamento disponíveis comercialmente, e aqueles apenas propostos na literatura, podem ser incluídos em algumas classes amplas. A presente invenção é dirigida apenas a desaguamento de fluido hidráulico, fluidos lubrificantes, fluidos baseados em petróleo e assim por diante. Nestas áreas os sistemas de desaguamento também podem ser referenciados como sistemas de desidratação e estes termos podem ser usados alternadamente por todo o documento. Cada um destes termos, individualmente, entretanto, também é usado comumente em alguns sistemas para remoção de água para aplicações de remoção muito distantes do presente campo. Por exemplo, sistemas de desaguamento também se referem a sistemas de desaguamento de lodo em sistemas de purificação de água servida (ou seja, tratamento de
3/21 esgoto); e sistemas de desidratação também se referenciam a uma classe de equipamentos de processamento de comida.
Como observado acima a presente invenção é direcionada para o desaguamento de fluidos industriais tais como fluidos hidráulicos, fluidos lubrificantes, fluidos baseados em petróleo e assim por diante. Dentro do significado desta aplicação a frase Fluido Industrial inclui fluidos baseados em petróleo, fluidos baseados em éster de fosfato, e sintéticos em que a água é removida ou reduzida do fluido deixando para trás o fluido industrial.
Uma classe de sistemas de desaguamento de fluido industrial é um sistema de separação centrífugo de fluido industrial que pode ser usado para separar a água do fluido industrial em questão e a retirada de água. Isto exige uma centrífuga para a operação que limita a capacidade e existe uma questão de como esta operação afeta a eficiência do fluido industrial em questão em seguida ao processo de separação. Exemplos representativos desta tecnologia podem ser achados fabricados pela Auxill Nederland BV que fornece dispositivos que usam diversas técnicas centrífugas, cada uma com sua utilização específica.
Uma segunda classe de sistemas de desaguamento de fluido industrial é baseada em separação de fluidos por gravidade, tal como descrito na Patente Norte Americana de N° U.S. 6.042.722. Esta patente, que é incluída neste documento integralmente por referência, descreve um aparelho para separar, de um combustível, contaminantes de água que têm uma massa específica que é menor do que a da água. A patente descreve que combustível contaminado é retirado do fundo de um tanque e passado dentro de um separador, em que a água permanece no fundo do separador e é drenada. A patente observa que o combustível é forçado para cima a partir do que quaisquer gotas de água fluem ao longo de placas coletoras e caem no fundo do separador. A patente então observa que o combustível é passado através de um filtro que remove quaisquer partículas de substâncias em seguida o combustível é direcionado de volta para os tanques. A patente observa que o processo pode ser repetido por tantas vezes quantas forem necessárias para limpar o combustível de água e contaminantes.
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Sistemas de desaguamento de fluido industrial podem utilizar tecnologia de coalescência para separar dois fluidos misturados. Em um sistema que usa tecnologia de coalescência é colocada uma barreira porosa que apresenta uma maior resistência ao fluxo para um fluido, geralmente o contaminante, do que com tem para o outro. O fluido que experimenta a maior resistência irá mais devagar ou mesmo parará e quando isto ocorre gotículas menores se unem formando gotículas maiores. Estas eventualmente se acumulam em glóbulos grandes o suficiente para estabelecer ou formar uma camada de superfície. A aglomeração de gotículas menores para formar gotículas maiores é a definição de coalescência.
Os sistemas de desaguamento de fluido industrial baseados em gravidade nos quais a diferença de massa específica entre água e o fluido industrial tratado é usada para conduzir o sistema são distinguidos dos sistemas de desaguamento de fluido industrial operados por gravidade nos quais a gravidade é usada para mover o fluido industrial a ser limpo através de uma câmara ou processo de limpeza. A presente invenção, e a maior parte dos sistemas baseados em vácuo, são operados por gravidade dentro do significado do presente pedido, mas não são baseados em gravidade.
Uma classe adicional de sistemas de desaguamento de fluido industrial é a de sistemas de filtração que usam filtros absorventes de água, mas a remoção de água em larga escala utilizando filtros absorventes de água é ineficiente uma vez que estes tipos de filtros podem remover apenas água livre e alguma água emulsionada livremente dos fluidos industriais. Filtros absorventes de água removem água livre e alguma emulsionada através de polímeros superabsorventes impregnados na mídia do cartucho do filtro. A água é absorvida pelo polímero, fazendo com que o mesmo inche, e permanece presa no meio filtrante, Filtros superabsorventes podem remover apenas um volume limitado de água antes de fazer com que o filtro entre em derivação induzida por queda de pressão. Eles não são bem adaptados para remover grandes volumes de água, mas é um método conveniente para manter condições secas em sistemas industriais que normalmente não ingerem grande quantidade de água. Estes filtros não removem água dissolvida
5/21 no fluido industrial.
Sistemas de desaguamento a vácuo, também denominados desidratadores a vácuo, são outra classe de sistemas de desaguamento de fluido industrial e podem ser classificados como um sistema de desaguamento de fluido industrial baseado em transferência de massa. Desidratadores a vácuo têm a vantagem de ser capazes de separar água livre, emulsionada e dissolvida. Vide, por exemplo, os sistemas de desidratação a vácuo ou desaguamento a vácuo de fluido industrial líderes da indústria fabricados por Schroeder Industries LLC sob o nome comercial SVD. A unidade de marca SVD, quando conectada a um reservatório hidráulico de um sistema com fluido industrial molhado, extrairá o fluido industrial para dentro de uma câmara onde o fluido desce para uma câmara do reator. A água é separada na forma de vapor e é removida pela bomba de vácuo. O vapor pode ser liberado na atmosfera ou condensado em um reservatório separado. O fluido industrial desaguado é bombeado da câmara do reator de volta para o reservatório do sistema em uma taxa de fluxo contínua. Detalhes adicionais deste sistema e tecnologia podem ser encontrados com o uso da palavrachave SVD no site da web www.schroederindustries.com·
Outra classe de sistemas de desaguamento de fluido industrial é um processo de destilação por expansão de alto vácuo / purificadores a quente que utiliza condições de maior vácuo e temperatura dentro de uma câmara, comparados com desidratadores a vácuo, para evaporação rápida da água e outros materiais voláteis do fluido industrial. Equipamento do tipo de destilação por expansão frequentemente é operado em condições de temperatura e vácuo que estão bem dentro da região de fase de vapor do fluido industrial para remoção mais rápida da água. Os níveis de vácuo e temperatura são mais severos, em que níveis > do que 66 cm (26) de Hg e temperaturas > 71,1°C (160°F) são comumente usados nestes equipamentos. Condensadores de vapor são frequentemente usados para remover os vapores antes de eles chegarem à bomba de vácuo. Em virtude dos níveis maiores de vácuo e temperatura, estas unidades podem oferecer maior eficiência de remoção de água para cada passagem do fluido industrial compa
6/21 rada com os purificadores do tipo transferência de massa - desidratação a vácuo, mas eles também expõem o fluido a maiores tensões térmicas no processo. Adicionalmente, estes sistemas exigem a criação e manutenção de condições de alto vácuo.
Os usos descritos dos sistemas de desaguamento de fluido industrial identificados acima podem representar ambientes operacionais desafiadores para estes sistemas. Por exemplo, a bordo de navios, espaço é tipicamente remunerado e o sistema de desaguamento de fluido industrial tem que se acomodar neste ambiente restrito. Adicionalmente, nestes ambientes, unidades móveis ou portáteis são frequentemente empregadas em intervalos periódicos, em vez de unidades permanentes a bordo. As aplicações portáteis exigem um sistema portátil para se passar através de escotilhas de acesso restritas, que podem ser da ordem de 600 mm.
Como um exemplo representativo, considerar uma aplicação de submarino (um submarino é um tipo de navio dentro do significado deste pedido) que terá tipicamente escotilhas de 600 mm e capacidade mínima de carregar equipamentos em muitos corredores (por exemplo, apenas um guincho operado manualmente pode estar disponível para ajudar a levantar e baixar o equipamento através de uma escotilha entre níveis). Adicionalmente, alguns protocolos de operação do navio exigem que este equipamento portátil seja capaz de ser carregado e descarregado manualmente, o que restringirá adicionalmente peso do sistema associado. Estas restrições de peso e tamanho tornam muitos dos sistemas de desaguamento de fluido industrial da técnica anterior ineptos e limitará severamente o desempenho de sistemas de desaguamento de fluido industrial da técnica anterior que forem dimensionados para acomodar estas restrições operacionais. Um sistema de desaguamento de fluido industrial de baixo desempenho pode rapidamente se tornar inepto para muitas aplicações.
Dentro do significado deste pedido, os termos portátil e móvel são intercalados e se referem a um sistema que é projetado para ser transportado ou movido para a posição de operação. Dentro do significado deste pedido, a expressão acessível por escotilha se refere a um sistema que é
7/21 projetado para ser transportado ou movido, integralmente ou em parte, através de uma abertura de escotilha de 600 mm. Dentro do significado deste pedido, a expressão carregável manualmente se refere a um sistema que é projetado de modo que cada componente carregável do sistema tenha menos do que aproximadamente 115 kg.
A expressão alto desempenho é uma descrição relativa quando se referencia a um sistema que é projetado para operar processando a uma dada taxa de litros/hora de fluido industrial. De maneira similar, um sistema de baixo desempenho é uma descrição relativa que se refere a um sistema que é projetado para operar ou processar menos litros por hora de fluido industrial do que um sistema de alto desempenho de tamanho similar. Todos os sistemas são geralmente escaláveis a menos que existam restrições operacionais, tais como acessibilidade por escotilhas ou outras restrições de espaço, pelo que o sistema é dimensionado para fornecer o desempenho desejado, baseado em seus próprios parâmetros de sistema.
Existe uma necessidade na técnica por sistemas de desaguamento de bom custo benefício, tal como por um sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desempenho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil que mantenha as vantagens de sistemas de desaguamento de fluido industrial de desidratação a vácuo, não carregáveis manualmente, não acessíveis por escotilha, não portáteis da técnica anterior. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Os inventores da presente invenção fornecem um sistema de desaguamento de fluido industrial que compreende uma câmara de desaguamento operada por gravidade que recebe o fluido industrial e uma fonte de ar de secagem de pressão positiva acoplada a câmara de desaguamento.
O sistema de desaguamento de fluido industrial pode adicionalmente incluir uma bomba de fluido industrial acoplada a uma linha comum e configurada para operar para empurrar fluido industrial para dentro e para fora do sistema, e pode adicionalmente incluir uma válvula direcional pósbomba em uma extremidade terminal da linha comum, e uma linha de entrada na câmara que se estende da válvula direcional para um tubo de distribu
8/21 ição dentro da câmara de desaguamento operada por gravidade, em que o tubo de distribuição é configurado para distribuir de forma relativamente uniforme o fluido industrial por toda ou próximo ao topo da câmara. O sistema de desaguamento de fluido industrial pode adicionalmente incluir uma linha de saída da câmara que se estende a partir da câmara e termina em uma válvula direcional pré-bomba, em que a linha de saída opera para transmitir fluido industrial a partir da câmara para a linha comum através da válvula pré-bomba e da bomba. O sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial submetido de acordo com a invenção pode ser configurado para alternar entre introduzir fluido operacional para ser processado dentro do sistema e passar fluido industrial desaguado para fora do sistema.
O sistema de desaguamento de fluido industrial pode adicionalmente incluir mídia reticulada repousando sobre uma placa perfurada dentro da câmara, em que a mídia reticulada forma um trajeto tortuoso para o fluido industrial conduzido por gravidade para fluir para baixo ao mesmo tempo em que este está sendo influenciado por um ar de secagem de pressão positiva dentro da câmara. O sistema de desaguamento de fluido industrial pode adicionalmente incluir placas de deflexão abaixo da placa perfurada e acima de uma parte do tanque de sedimentação da câmara. O sistema de desaguamento de fluido industrial pode adicionalmente incluir sensores de nível alto e baixo fornecidos na parte de tanque de sedimentação da câmara para fornecer indicação do nível de fluido industrial dentro da parte do tanque de sedimentação.
O sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial submetido pode adicionalmente incluir uma linha de saída de gás de secagem acoplada à câmara para ventilar gás de secagem para a atmosfera, e incluir um orifício ou saída de fluxo ajustável dentro da linha de saída de gás de secagem configurado para aumentar a pressão dentro da câmara ou para controlar a taxa de fluência e pressão na câmara.
O sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial submetido pode adicionalmente incluir operar ciclicamente componentes desaeradores acoplados a câmara. Os componentes desaeradores
9/21 que operam ciclicamente podem incluir uma bomba de vácuo, em que a bomba de vácuo é configurada para uso quando não existe fluxo de gás de secagem para dentro da câmara. Os componentes desaeradores que operam ciclicamente podem incluir um elemento de venturi a vácuo para induzir seletivamente um vácuo dentro da câmara.
O sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial submetido de acordo com a invenção pode incluir um ponto de elevação da câmara e rodas suportando o sistema para formar um sistema de desaguamento de fluido industrial, de alto desempenho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil.
Estas e outras vantagens da presente invenção serão esclarecidas na descrição detalhada das modalidades preferenciais tomadas juntamente com as figuras em anexo em que numerais de referência semelhantes se referem a elementos semelhantes por todo o documento.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A figura 1 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial de acordo com um aspecto da presente invenção;
A figura 2 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial de acordo com outro aspecto da presente invenção;
A figura 3 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial de acordo com outro aspecto da presente invenção;
A figura 4 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial de acordo com outro aspecto da presente invenção;
A figura 5 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial de acordo com outro aspecto da presente invenção;
A figura 6 é uma vista de elevação frontal de um sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desempenho, carregável manualmen
10/21 te, acessível por escotilha, portátil de acordo com um aspecto da presente invenção;
A figura 7 é uma vista plana de topo do sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desempenho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil da figura 6.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
É observado que, como usado nesta especificação e nas reivindicações em anexo, as formas singulares um, uma e o, a incluem referências plurais a menos que expressa e inequivocamente limitados a uma referência. As várias modalidades e exemplos da presente invenção como apresentadas neste documento são todas entendidas como não sendo limitantes com respeito ao escopo da invenção.
A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desempenho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil 10 de acordo com um aspecto da presente invenção. O sistema 10 inclui um acoplamento de válvula de verificação de entrada de um caminho 12 no início da linha de entrada 14 para acoplar o sistema 10 ao tanque ou sistema de conservação do fluido industrial a ser limpo para permitir que o fluido industrial a ser limpo flua para dentro do sistema 10.
Uma unidade ou bloco sensor de água 16 pode ser fornecida na linha de entrada 14 para medir o conteúdo de umidade da água do fluido industrial que entra no sistema 10. Um coador 18 é fornecido na linha de entrada 14 para coar ou filtrar o fluido industrial que entra. A linha de entrada 14 termina na válvula direcional 20 que pode ser uma válvula operada por solenoide operada através de uma unidade de controle do sistema 10.
A partir da válvula direcional 20 se estende uma linha comum 22. A linha comum 22 difere da linha de entrada 14 pelo fato de que a linha comum 22 acomoda tanto o fluido industrial que se move para dentro do sistema 10 a partir da linha de entrada 14 como o fluido industrial que foi processado pelo sistema 10 e está retornando para o tanque ou sistema de armazenamento de fluido industrial.
11/21
Uma bomba de fluido industrial 24 fica na linha comum 22 e opera para empurrar fluido industrial para dentro, e para fora do sistema 10 como será descrito. Desta maneira é usada apenas uma única bomba de fluido industrial 24 para o sistema 10, o que ajuda grandemente na construção de um sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desempenho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil 10. Sem este esquema, poderíam ser requeridas bombas separadas para as linhas de entrada e saída, o que aumentaria o peso, tamanho e custo do sistema associado 10.
Um ponto de teste pode ser incorporado dentro da linha comum 22 para permitir o acesso e teste do fluido na linha comum 22. Um filtro ou coador 28 é fornecido na linha comum 22 para filtrar ou coar adicionalmente o fluido industrial entrante/sainte. A linha comum 22 termina na válvula direcional 30 que pode ser uma válvula operada por solenoide através de uma unidade de controle do sistema 10.
Estendendo-se a partir da válvula direcional 30 está uma linha de entrada da câmara 32. A linha de entrada da câmara 32 entrega fluido industrial de entrada para um tubo de distribuição 34 dentro de uma câmara de desaguamento operada por gravidade 36. O tubo de distribuição 34 pode tomar várias formas, tais como dois ou mais braços que se estendem com bicos de distribuição espaçados radialmente, ou um único bico com múltiplos orifícios. O tudo de distribuição 34 é projetado para distribuir de forma relativamente uniforme o fluido industrial por toda, ou próximo ao topo da câmara 36, em uma posição abaixo de uma camada angulada de espuma de desnebulização 38.
Abaixo do tubo de distribuição 34 está a mídia reticulada 40, também chamada material de enchimento, que repousa sobre uma placa perfurada 42. A mídia reticulada 40 essencialmente forma um caminho tortuoso para o fluido industrial conduzido por gravidade fluir para baixo ao mesmo tempo em que o mesmo está sendo influenciado pelo ar de secagem aquecido de pressão positiva como será descrito abaixo. A mídia 40 pode ser formada de, por exemplo, elementos individuais que tem grosseiramente 30 mm de diâmetro e 25 mm de comprimento e são perfurados. Os artigos
12/21 são acumulados livre e randomicamente na câmara 36. Os artigos podem ser metal ou plástico ou qualquer material apropriado. É possível que a mídia 40 seja usada com um agente de tratamento para o fluido, mas tal sistema geralmente requer a substituição, recarga ou limpeza da mídia 40. Para o propósito do presente pedido, o propósito primário pretendido da mídia é aumentar o caminho do fluxo do fluido industrial na câmara 36.
Abaixo da placa perfurada 42 fica uma, ou mais, placas defletoras 44 acima de uma parte de um tanque de sedimentação 46 da câmara 36. Dentro do tanque de sedimentação são fornecidas válvulas ou sensores de boia baixa e alta 48 e 50 para fornecer indicação do nível de fluido industrial 46. Pode ser instalada espuma no tanque de sedimentação 46 para reduzir a aeração do fluido industrial quando o mesmo desce sobre a superfície do fluido dentro do tanque de sedimentação 46.
Uma linha de saída da câmara 52 se estende a partir do tanque 46 e termina na válvula direcional 20, e opera para transmitir fluido industrial a partir da câmara 36 para a linha comum 22 através da bomba 24 e da válvula 20. Um dreno é provido para drenagem alternativa do tanque 46.
Uma linha de saída 56 é acoplada a válvula de direção 30 e é operada para transmitir fluido industrial processado a partir do sistema 10. O sistema 10 inclui um acoplamento de válvula de verificação de saída de uma via 58 na extremidade da linha de saída 54 para acoplar o sistema 10 ao tanque ou sistema externo de conservação do fluido industrial para permitir que o fluido industrial desaguado seja retornado para o sistema ou tanque externo. Um ponto de teste 60 pode ser incorporado dentro da linha de saída 56 para permitir acesso e teste do fluido na linha de saída 56.
Uma bacia de recepção separada 62 pode ser fornecida abaixo da câmara 36 e outros elementos do sistema 10 para acomodar os vazamentos do sistema 10 bem como o uso do dreno 54. Um sensor ou comutador de boia 64 pode ser fornecido para identificar para o sistema 10 (e ativar indicadores e/ou alarmes) a presença de um nível predeterminado de fluido na bacia 62.
Os sensores 48 e 50 são usados pelo sistema 10 em operação
13/21 para alternar entre introduzir fluido industrial para ser limpo ou processado dentro do sistema 10 e fluido industrial desaguado para fora do sistema 10. Essencialmente com o sistema 10 conectado a um tanque ou sistema de conservação de fluido industrial através dos acoplamentos 12 e 58 a bomba 24 começará a puxar fluido industrial para dentro do sistema 10 e para a câmara 36 através da linha de entrada 14, linha comum 22 e linha de entrada da câmara 32. O sistema 10 continuará a operar desta maneira até que o indicador de nível 50 indique que um nível alto de fluido industrial está no tanque 44. Neste momento as válvulas direcionais 20 e 30 serão movidas de modo que a operação da bomba 24 fará com que o fluido industrial processado seja extraído do tanque 44 através da linha de saída da câmara 52, através da linha comum 22 através da linha de saída 56 para retornar para o tanque ou sistema de armazenamento original. Esta operação de saída continua até que o indicador de nível 48 indique um nível baixo de fluido no tanque 46, pelo que as válvulas 20 e 30 são invertidas e o procedimento de enchimento original é repetido. O sistema 10 continuará a comutar entre enchimento e esvaziamento da câmara 36 baseado no nível do fluido no tanque de sedimentação 44.
O sistema 10 inclui adicionalmente uma linha de entrada de gás de secagem 72 para introduzir gás de secagem de pressão positiva, tal como ar, para dentro da câmara 36. Um soprador 74 na linha de entrada 72 pode ser usado para permitir que o sistema use ar ambiente como um gás de secagem. Onde é usado ar ambiente, pode ser fornecido um filtro ou unidade de controle 76 para remover partículas e semelhantes do ar de secagem de entrada. Manômetros 78 (e/ou reguladores de pressão), e orifícios de saída 82 para controlar parâmetros de fluxo são mostrados na linha de entrada 72, mas estes podem ser considerados como parte de muitas configurações de unidades de soprador 74.
Adicionalmente, pode ser encontrado aquecimento do gás de secagem para melhorar a eficiência do sistema, pelo que uma unidade de aquecimento de gás separada pode ser incluída dentro da linha de entrada 72. Alguns sopradores 74 podem ter a unidade de aquecimento incorporada
14/21 neles, mas a unidade de aquecimento pode ser considerada como uma unidade funcional separada devido a sua função separada. Um soprador regenerativo 74 irá aquecer o ar como um subproduto da operação do soprador. O termo gás de secagem aquecido significa que o gás de secagem está acima da temperatura do ar ambiente. O sistema preferencialmente usa gás de secagem, tal como ar, em uma amplitude de temperatura de 11 a 22°C (20 a 40°F) acima da temperatura ambiente.
Quando usando ar ambiente que é transmitido pelo soprador 74, a umidade do ar ambiente afetará a eficiência do desaguamento do sistema 10. O gás de secagem aquecido, com o soprador 74 ou através de uma unidade separada, melhora a capacidade de desaguamento do ar ambiente reduzindo sua umidade relativa e melhorando sua propensão para receber umidade enquanto passa através da câmara 36. Adicionalmente, as taxas de desaguamento aumentam conforma o fluxo de ar, ou outro gás de secagem, aumenta através da câmara 36.
Como observado acima, um método para combinar o aquecimento do gás de secagem e a operação do soprador 74 é através do uso de um soprador regenerador, uma vez que estes sopradores aumentam a temperatura do gás de secagem transmitido com aumento da contrapressão.
A linha de entrada 72 fornece um gás de secagem de pressão positiva para a câmara 36. A pressão positiva dentro do significado deste pedido significa acima da pressão ambiente. Preferencialmente o sistema 10 opera na amplitude minimamente acima do ambiente.
O gás de secagem a partir da linha de entrada 72 entra na câmara 36 através de um tubo de distribuição 86 de gás de secagem que é projetado para distribuir de forma uniforme o gás de secagem por toda a câmara 36. A placa perfurada 42 também servirá para distribuir até certo ponto o gás de secagem. O tubo de distribuição pode tomar várias formas como conhecido na técnica de tubos de distribuição e apenas uma das quais é ilustrada nas figuras esquemáticas.
O gás de secagem de pressão positiva, aquecido, introduzido na câmara 36 irá interagir com o fluido industrial para remover água do mesmo,
15/21 e o gás se moverá através da espuma de desnebulização 38. A espuma fica a um ângulo para ajudar que a formação do condensado sobre a mesma seja retornada através da câmara 36 por gravidade. Outras configurações para a espuma angulada ou inclinada para o fundo 38, tais como um cone, domo ou algo semelhante também podem ser usadas para ajudar nesta função. Acoplada a câmara 36 acima da espuma 38 fica uma linha de saída de gás de secagem 88 que pode incluir um conjunto de filtro de gás de secagem usado 90 posicionado antes da extremidade do mesmo. A linha 88 pode ventilar o gás de secagem para a atmosfera desde que o ar ou equivalente seja usado como um gás de secagem. Um método para aumentar a pressão do ar dentro da câmara 36 é usar um orifício 92 dentro da linha de saída 88 antes de um filtro final ou elemento respirador 90. Por exemplo, um orifício estabelecido a pressão de sistema de 4,83 kPa (0,7 PSI) aumenta a temperatura do gás de secagem do sistema (temperatura do ar) em 11°C (20°F) a uma taxa de fluxo de gás de secagem do sistema de 0,42 m3/min (15 scfm).
A figura 2 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial 10 similar a figura 1, mas de acordo com outro aspecto da presente invenção. O sistema 10 da figura 2 é substancialmente idêntico àquele da figura 1 descrito acima, exceto pela construção do arranjo de saída do gás de secagem. O sistema 10 da figura 2 inclui a linha de saída 88, orifício 92 e respiradouro final 90. O sistema 10 da figura 2 inclui adicionalmente uma linha paralela 94 que se estende através de um segundo orifício 98 e válvula solenoide de bloqueio 98 no conjunto de filtro final 90. O sistema 10 da figura 2 inclui adicionalmente um sensor de umidade 100 para ajudar na operação do sistema 10. Quando o ar ambiente está a uma umidade relativamente alta como medida pelo sensor (tal como, por exemplo, maior do que 80% de umidade relativa), pode ser obtido um aumento nas taxas de desaguamento relativas usando apenas orifício 92 (e não orifício 96) através do fechamento da válvula solenoide 98. Esta operação pode, por exemplo, aumentar a pressão de ar do sistema de 4,83 kPa (0,7 PSI) a 6,21 kPa (0,9 PSI) que resulta em um aumento na temperatura
16/21 do ar de Δ 11°C a 22°C (20°F a 40°F) e uma correspondente queda na taxa de fluxo de ar de 0,42 m3/min para 0,14 m3/min (15 scfm para 5 scfm). Em umidade relativa mais baixa como medida pelo sensor 100 (tal como, por exemplo, menor do que 80% de umidade relativa), taxas de desaguamento efetivas podem ser obtidas usando ambos os orifícios 92 e 96 através da abertura da válvula solenoide 98 e tendo uma taxa de fluxo de gás de secagem maior. O sistema 10 da figura 2 é projetado para oferecer desaguamento eficiente usando ar ambiente por uma vasta amplitude de condições de umidade, mesmo até 90% de umidade.
O conceito amplo da figura 2 é destina-se ao uso de uma abertura de orifício variável coletiva para o sistema 10 que é variada dependendo das condições. O sistema 10, como mostrado, usa dois estados operacionais (ou seja, orifício 92 sozinho ou orifícios 92 e 96 juntos). O sistema 10 poderia ser adicionalmente modificado para ter três orifícios paralelos que oferecem sete posições de operação distintas (por exemplo, orifício 1, orifício 2, orifício 3, orifícios 1 e 2 juntos, orifícios 1 e 3 juntos, orifícios 2 e 3 juntos, e orifícios 1, 2 e 3 juntos). Finalmente a combinação de uma válvula variável e abertura para criar, efetivamente, uma abertura variável infinitamente poderia oferecer uma variedade infinita de condições de abertura de orifício que poderia ser selecionada com base na umidade. O sistema ilustrado na figura 2 é, entretanto, particularmente simples e apropriado para ser bem sucedido sobre uma vasta amplitude de umidade, consequentemente a simplicidade deste sistema pode ser preferível a sistemas mais complexos que podem otimizar melhor a contrapressão e o ganho de temperatura associado às condições de umidade sentidas.
A figura 3 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial 10, similar a figura 2, mas de acordo com outro aspecto da presente invenção. O sistema 10 da figura 3 é substancialmente idêntico àquele da figura 2 descrito acima, exceto pela construção dos componentes de desaeração que operam ciclicamente. Os componentes de desaeração incluem uma válvula de fechamento 102 na linha 72, uma válvula de verificação 108 na linha 88 e uma nova linha 104
17/21 que se estende para uma bomba de vácuo 106.
Em algumas situações é benéfico remover gases livres e não dissolvidos do fluido industrial antes de retornar o fluido industrial para a fonte de origem. Gás em excesso no fluido industrial pode provocar funcionamento incorreto e degradação do fluido em sistemas hidráulicos. Os sistemas das figuras 1 e 2 têm a capacidade de induzir gás de secagem dentro do fluido industrial (por exemplo, ar) e deste modo retomar o fluido para o sistema de origem em uma condição de aeração até certo ponto aumentada. A aeração resultante do fluido industrial é aceitável, geralmente, quando condicionando fluidos de sistemas não operantes estáticos. Também é aceitável quando tratando certos fluidos que tem uma baixa propensão a entrada de ar (ou outro gás de secagem).
O sistema 10 da figura 3 é projetado para incluir um ciclo de desaeração que pode ser operado ciclicamente (revezando com o bombeamento do fluido para dentro do sistema 10 e para fora do sistema 10). No ciclo de desaeração a válvula solenoide 102 fica fechada, para vedar a câmara 36 e a bomba de vácuo 106 é operada para reduzir a pressão na câmara 36 e serve para desaerar o fluido dentro da câmara 36 (o que pode ser seguido por um tempo de pausa ou de ajuste antes de o ciclo de desaeração ser completado). É uma distinção importante que a bomba de vácuo 106 não esteja misturando gás de secagem como deve ser feito em um sistema desidratador a vácuo. A bomba de vácuo 106 é usado isoladamente para desaeração, assim não existe nenhum fluxo de gás de secagem para dentro da câmara 36 ou para fora da saída 88 durante este ciclo de desaeração. O sistema 10 da figura 3 permite que o sistema 10 adicionalmente incorpore a desaeração do fluido industrial, como desejado. A extensão de cada parte do ciclo para o sistema 10 (ou seja, bombeamento de fluido industrial para dentro da câmara 36, desaeração do fluido na câmara, bombeamento do fluido industrial desaguado de desaerado para fora da câmara 36) pode ser selecionada como desejado.
O uso de ar do ambiente como a fonte de gás de secagem torna a implementação do sistema 10 simples e fácil. Entretanto, em certas aplica
18/21 ções uma fonte de ar seco, ou outra mistura de gás de secagem, pode estar disponível e pode fornecer propriedades superiores de remoção da água do que o ar ambiente e deste modo pode ser usada conectando esta fonte a linha de entrada 72 sem outras mudanças ao sistema, previsto que o gás de secagem possa ser ventilado para a atmosfera. Nestas aplicações, se a fonte de gás de secagem está prontamente disponível e é fornecida sob pressão, então o soprador pode se tornar um item dispensável para o sistema 10. Por exemplo, ar comprimido, onde disponível em fornecimento abundante, fornece uma excelente fonte de pressão positiva de ar condicionado (ou seja, de umidade muito baixa). O uso de ar comprimido elimina a necessidade do soprador. Adicionalmente, fontes de ar comprimido industriais frequentemente utilizam um sistema de secagem para fornecer um gás condicionado de umidade muito baixa, de modo que não é necessário nenhum aquecimento. A figura 4 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial 10, similar a figura 1, mas de acordo com outro aspecto da presente invenção. O sistema 10 da figura 4 é substancialmente idêntico àquele da figura 1 descrito acima, exceto pela modificação do sistema 10 para operar com uma fonte de gás comprimido. As mudanças entre o sistema 10 da figura 1 e o sistema 10 da figura 4 estão na entrada e saída de gás de secagem. A linha de entrada 72 da figura 4 elimina o soprador 74 e o aquecedor que pode ser integrado a ele bem como o respirador 76. A linha 72 da figura 4 inclui um regulador de pressãol 10 e acoplador 112 para conectar a uma fonte de gás comprimido. Adicionalmente a linha de saída 88 pode eliminar o orifício 92 a luz da fonte de gás comprimido e regulador 110. A operação a partir de uma fonte de gás condicionado de baixa umidade simplifica adicionalmente a construção. É antevisto que um sistema completo poderia incluir ambos os projetos da figura 1 e figura 3 através de uma conexão Y ou paralela na entrada 72, por meio da qual o sistema 10 poderia usar tanto a fonte de gás comprimido da figura 3 como ar ambiente da figura 1.
A figura 5 é um diagrama operacional esquemático de um sistema de desaguamento de fluido industrial 10, similar a figura 4, mas de acor
19/21 do com outro aspecto da presente invenção. O sistema 10 da figura 5 é substancialmente idêntico àquele da figura 4 descrito acima, exceto pela construção de componentes de desaeração de operação cíclica. Os componentes de desaeração da figura 5 usam um princípio de vácuo por venturi para operação. O sistema 10 inclui adicionalmente linhas 114e116a partir da saída 88 que se estende para o elemento de vácuo venturi 118. Uma válvula de verificação 108 fica na linha 88 entre as linhas 114 e 116. A válvula de pressão 120 na linha 130, as válvulas de verificação 122 e 126 e o solenoide 124 completam os componentes de desaeração do sistema. Nas partes não de desaeração o ar comprimido se deslocará diretamente para o tubo de distribuição 86 efetivamente como descrito acima. Quando um ciclo de desaeração é indicado, então a válvula solenoide 124 comutará para direcionar o ar através do bico venturi 118. A linha de acoplamento 116 atuará para fazer com que se forme um vácuo na câmara 36 através do efeito venturi de vácuo. O venturi de vácuo da figura 5 evita a necessidade de uma bomba de vácuo separada para o sistema como na figura 3. O sistema 10 da figura 5 permite que o sistema 10 incorpore adicionalmente desaeração do fluido industrial, como desejado, como com o sistema da figura 3. A extensão de cada parte do ciclo para o sistema 10 (ou seja, bombeamento de fluido industrial para dentro da câmara 36, desaeração do fluido na câmara, bombeamento do fluido industrial desaguado e desaerado para fora da câmara 36) pode ser selecionada como desejado.
O sistema de ar comprimido, ou outra fonte de gás comprimido, da figura 4 podería usar os componentes de desaeração da figura 3. Adicionalmente, os sistemas de soprador de ar ambiente das figuras 1 e 2 poderíam usar os componentes de desaeração da figura 5, como pode ser entendido pelas descrições acima.
O sistema 10 mostrado esquematicamente nas figuras 1 a 5 fornece um sistema de desaguamento operado por gravidade, de pressão positiva para fluidos industriais, tais como fluidos hidráulicos, fluidos lubrificantes, e fluidos baseados em petróleo, e o sistema 10 pode ser facilmente construído como um sistema de desaguamento de fluido industrial de alto desem
20/21 penho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil 10 como mostrado nas figuras 6 e 7. O sistema 10 ilustrado nas figuras 6 e 7 inclui adicionalmente um ponto de elevação 140 na câmara 36 e pode, preferencialmente, incluir rodas para o sistema 10. O sistema 10 como ilustrado nas figuras 6 e 7 pode ter um peso total bruto de aproximadamente 91 kg (200 Ibs) para permitir um sistema portátil carregável manualmente. O sistema 10 como ilustrado tem dimensões para acomodar acesso por escotilha. Entretanto, o sistema ilustrado nas figuras 1 a 5 é completamente escalável e pode ser projetado para acomodar qualquer desempenho. O sistema 10 da presente invenção tem eficiências de desempenho suficientes que uma versão portátil acessível por escotilha como mostrado nas figuras 6 e 7 é possível com desempenho significativo. O desempenho do presente sistema é efetiva por ter um grande fluxo de ar, relativo aos desidratadores a vácuo comparáveis.
Uma maneira de aumentar o desempenho é usar múltiplos sistemas 10 em paralelo. Alternativamente, uma câmara 36, bomba 24 associada e soprador 74 de maior capacidade poderíam ser usados. Como observado previamente o presente sistema é completamente escalável. Onde acessibilidade por escotilha, ou outras restrições de carregamento, permanecem como um problema, a câmara pode ser fornecida como um componente carregável e os elementos remanescentes como uma unidade separada (com seus próprios carrinhos, rodas e ponto de elevação). As unidades podem deste modo ser conectadas através de linhas de acoplamento flexíveis 32, 52 e 72 no ponto de uso após o sistema 10 ter sido carregado para a posição.
A presente invenção foi descrita com referência a detalhes específicos ou modalidades particulares da mesma. Não se entende que estes detalhes sejam considerados como limitações sobre o escopo da invenção exceto enquanto como e na extensão em que as mesmas são incluídas nas reivindicações em anexo. Uma quantidade de variações da presente invenção ficará evidente para os indivíduos versados na técnica e estas variações não se afastarão do espírito e escopo da presente invenção. O escopo da
21/21 invenção é definido pelas reivindicações em anexo e equivalentes a estas.
Claims (17)
- REIVINDICAÇÕES1. Sistema de desaguamento de fluido industrial (10) para um fluido industrial submetido que compreende uma câmara de desaguamento operada por gravidade (36) que recebe o fluido industrial e uma fonte de gás5 de secagem de pressão positiva (72) acoplado à câmara de desaguamento (36), caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente uma bomba de fluido industrial (24) acoplada a uma linha comum (22) e configurada para operar para puxar fluido industrial para dentro e para fora do sistema (10), compreendendo adicionalmente uma válvula direcional (30) pós-bomba em 10 uma extremidade terminal da linha comum (22), e uma linha de entrada na câmara (32) que se estende da válvula direcional (30) para um tubo de distribuição (34) dentro da câmara de desaguamento operada por gravidade (36), em que o tubo de distribuição (34) é configurado para distribuir de forma relativamente uniforme o fluido industrial por toda ou próximo ao topo da 15 câmara (36), e incluindo adicionalmente uma linha de saída da câmara (52) que se estende a partir da câmara (36) e termina em uma válvula direcional pré-bomba (20), em que a linha de saída (52) opera para transmitir fluido industrial a partir da câmara (36) para a linha comum (22) através da válvula pré-bomba (20) e da bomba (24), em que uma linha de entrada (14) termina 20 em uma válvula direcional (20).
- 2. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente mídia reticulada (40) repousando sobre uma placa perfurada (42) dentro da câmara (36), em que a mídia reticulada (40) forma um25 trajeto tortuoso para o fluido industrial conduzido por gravidade para fluir para baixo ao mesmo tempo em que este está sendo influenciado por um ar de secagem de pressão positiva dentro da câmara (36).
- 3. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que30 inclui adicionalmente placas de deflexão (44) abaixo da placa perfurada (42) e acima de uma parte do tanque de sedimentação (46) da câmara (36).
- 4. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluidoPetição 870180159466, de 06/12/2018, pág. 4/132/4 industrial, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente sensores de nível alto (50) e baixo (48) fornecidos na parte de tanque de sedimentação (46) da câmara (36) para fornecer indicação do nível de fluido industrial dentro da parte do tanque de sedimentação (46).
- 5. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para alternar entre introduzir fluido operacional para ser processado dentro do sistema (10) e passar fluido industrial desaguado para fora do sistema (10).
- 6. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um mecanismo para aumentar a temperatura do gás acima das temperaturas do ar ambiente.
- 7. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o mecanismo para aquecer o gás é um soprador regenerativo (74) acoplado ao ar ambiente.
- 8. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um tubo distribuidor de gás de secagem (86) configurado para distribuir de forma uniforme o gás de secagem por toda a câmara (36).
- 9. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente espuma de desnebulização (38) dentro da câmara (36) e configurada para ajudar que a formação do condensado sobre a mesma seja retornada através da câmara (36) por gravidade.
- 10. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente uma linha de saída de gás de secagem (88) acoplada à câmara (36) para ventilar gás de secagem para a atmosfera, e incluir umPetição 870180159466, de 06/12/2018, pág. 5/133/4 orifício (92) dentro da linha de saída de gás de secagem (88) configurado para aumentar a pressão dentro da câmara (36).
- 11. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente uma linha de saída de gás de secagem (88) acoplada à câmara (36) para ventilar gás de secagem para a atmosfera, e incluir um fluxo ajustável (92 e 94) dentro da linha de saída de gás de secagem (88) configurado para controlar a taxa de fluxo e a pressão dentro da câmara (36).
- 12. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente componentes de desaeração que operam ciclicamente (102, 104, 106, 108, 114, 116 e 118) acoplados a câmara (36).
- 13. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os componentes de desaeração que operam ciclicamente (102, 104, 106 e 108) incluem uma bomba de vácuo (106), em que a bomba de vácuo (106) é configurada para uso quando não existe nenhum fluxo de gás de secagem para dentro da câmara (36).
- 14. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os componentes de desaeração que operam ciclicamente (114, 116 e 118) incluem um elemento venturi de vácuo (118) para induzir seletivamente um vácuo dentro da câmara (36).
- 15. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de ar de secagem de pressão positiva (72) é uma fonte de gás comprimido.
- 16. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema (10) forma um sistema de desaguamento de fluido industrial acessível por escotilha, portátil (10) configurado para ser móvel através de umaPetição 870180159466, de 06/12/2018, pág. 6/134/4 abertura de escotilha de 600 mm.
- 17. Sistema de desaguamento de fluido industrial para um fluido industrial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema (10) inclui um ponto de elevação (140) na câmara (36) e rodas su5 portando o sistema (10) para formar um sistema de desaguamento de fluido industrial, de alto desempenho, carregável manualmente, acessível por escotilha, portátil (10).
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