BRPI0921098B1 - Processo para uma vedação de módulos de membrana. - Google Patents
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Abstract
processo para uma vedação de módulos de membrana". a presente invenção refere-se a um processo para a vedação de um módulo de membrana, uma vedação (4, 25) é inserida entre uma placa de topo (3) que retém um feixe de tubos (2) e um anel de montagem (10) que retém a placa de topo (3).
Description
Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um processo para uma vedação de módulos de membrana, especialmente daqueles nos quais um feixe de tubos ou um feixe de fibras ocas com uma série de tubos ou fibras ocas especialmente porosos, apresentando uma membrana, é agarrado na extremidade por uma placa de topo e é fechado sob vedação.
Antecedentes da Invenção [002] Nesse caso podem ser empregados tubos, feixes de tubos, especialmente feixes de fibras ocas de um material sintético, um composto de material sintético, eventualmente também com uma estrutura em camadas, de uma cerâmica ou de um metal.
[003] No caso de células de combustível, o transporte de um componente de combustível ocorre nesses tubos ou fibras ocas de um feixe e, por isso, um tubo pequeno desse tipo dimensionado como microrreator geralmente também é provido de uma membrana, através da qual são separados os componentes de combustível que reagem entre si.
[004] Outra área de aplicação desse tipo de feixe de tubos é o refino de combustíveis de materiais que se desenvolvem biologicamente, como por exemplo bioetanol. Quando o bioetanol percorrer um tubo que forme uma membrana semipermeável, então a água existente no bioetanol será retirada através da membrana. Tais módulos de membrana são explicados, por exemplo, no PCT/EP2006/001467.
[005] Esses feixes de tubos são agarrados e fechados na extremidade através de um potting em uma placa de topo. Com isso, as extremidades dos feixes de tubos são juntados entre si e ocorre ao mesmo tempo um fechamento vedado em relação a uma caixa, a uma tubulação ou similar, mediante o emprego de anéis de vedação. Para o potting são
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2/7 empregadas resinas sintéticas, como, por exemplo, resinas de epóxi, ou então, conforme explicado no PCT/DE20071000020, são empregados metais, respectivamente ligas de metal.
[006] O emprego de materiais diferentes com coeficientes de dilatação térmica naturalmente diferentes leva a consideráveis sobrecargas térmicas, que podem provocar fissuras, rupturas ou similares e, portanto, permeabilidades na região da placa de topo, o que geralmente leva a uma pane de todo o dispositivo.
[007] Além de permeabilidades frequentes, devidas a anéis de vedação defeituosos ou mal assentados, também ocorrem geralmente rupturas da placa de topo. Nesse caso, podem ser diferenciadas duas formas típicas de ruptura. Rupturas anelares, em forma de meia-lua, representam uma primeira forma de ruptura, que se estende axialmente em uma camada externa da placa de topo.
[008] Rupturas radiais parecem invisíveis no caso de uma inspeção ótica da superfície do potting. No entanto, se for removido um anel de montagem que retém a placa de topo, será possível identificar claramente essas fissuras. Essas fissuras se formam aparentemente sob os anéis de vedação entre o anel de montagem e a placa de topo e se propagam nas seções cristalinas da placa de topo, ramificando-se muitas vezes, e pode mesmo vir a ocorrer uma ruptura de pedaços inteiros da placa de topo.
[009] Para se identificar esses defeitos, que geralmente podem levar a permeabilidades, é necessário soltar o anel de montagem, tirar a placa de topo com feixes de tubos de uma caixa e proceder a um controle visual. Se forem constatados defeitos, então essas inserções de módulos de membrana serão simplesmente substituídas. Isso demanda esforço e é caro.
[010] Coloca-se, portanto, o objetivo de disponibilizar um processo com qual seja possível vedar renovadamente e facilmente módulos
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3/7 de membrana mal vedados com mau funcionamento ou com funcionamento defeituoso do tipo em pauta.
[011] Para o conserto de vedações defeituosas devido a fissuras que se estendem radialmente na placa de topo de um módulo de membrana desse tipo são oferecidos diferentes processos. Em especial, pensa-se que uma vedação adicional entre uma placa de topo que retém um feixe de tubos e um anel de montagem que retém a placa de topo seja inserida para a vedação de fissuras radiais. Uma vedação adicional desse tipo, um O-Ring usual, entre o anel de montagem e a placa de topo, estendendo-se axialmente, pode ser projetado, por exemplo, separadamente, como um tipo de anel de vedação, de preferência sob a forma de uma faixa de vedação, ou uma massa de vedação comprimida em uma fenda entre a placa de topo e o anel de montagem.
[012] Concretizada como faixa de vedação projetada separadamente, estendida axialmente, esta substitui o O-Ring (defeituoso) e, além disso, fecha com segurança fissuras radiais, localizadas axialmente antes do O-Ring, na placa de topo. Se forem constatadas formações de fissuras axialmente para além do O-Ring ou se o O-Ring estiver totalmente inutilizado, por exemplo, rasgado ou deformado, então uma massa de vedação introduzida sob pressão axialmente por cima do O-Ring poderá preencher uma fenda radial entre o anel de montagem e a placa de topo, bem como a ranhura anelar para o próprio O-Ring e eventualmente vedar a placa de topo por toda a sua extensão axial.
Descrição da Invenção [013] Em uma configuração construtiva no emprego de um anel de vedação projetado separadamente, é previsto ainda um desse tipo de teflon, que apresenta uma seção transversal em forma de T, sendo que uma perna do anel de vedação é inserida entre a placa de topo e o anel de montagem e as
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4/7 duas outras pernas são apertadas por um anel auxiliar contra um lado superior de uma placa de topo e radialmente contra o lado interno do anel de montagem.
[014] Além de uma vedação de fissuras e/ou de brechas radiais, axialmente por meio de um O-Ring entre a placa de topo e o anel de montagem, também podem ser vedadas assim as fissuras da placa de topo em forma de meia-lua que se estendem pela borda externa e axialmente, já explicadas ao início.
[015] Além disso, através dessas providências elimina-se uma função defeituosa do O-Ring entre a placa de topo e o anel de montagem, sem se ter que substituir o mesmo obrigatoriamente.
[016] Ao se usar um anel de vedação desse tipo com seção transversal em forma de T, de PTFE, por exemplo, ele é preferivelmente comprimido, de tal modo que o seu material também preencha amplamente as fissuras, furos ou similares que tenham surgido na placa de topo. Para isso pode ser previsto que o anel auxiliar esteja apertado axial mente contra a placa de topo, por exemplo, devido à força de uma mola contra uma capa que recobre a placa de topo. Alternativamente ou adicionalmente, devido à geometria do anel auxiliar, respectivamente devido ao emprego de um anel metálico ondulado, pode ser produzida uma força de mola tanto radialmente como também axialmente.
[017] Se a fenda entre a placa de topo e o lado interno do anel de montagem for pressionada com uma massa de vedação, então como material de vedação deverá ser dada preferência a silicones elásticos, que apresentam uma alta resistência a temperaturas e são livres de solventes.
[018] Para aumentar a capacidade de resistência mecânica e química dessas massas de vedação, pode ser previsto ainda que à massa de vedação seja adicionada uma areia de quartzo, cuja granulação deve ser
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5/7 naturalmente adaptada ao tamanho da fissura.
[019] Adicionais características e vantagens providas pela invenção serão ainda observadas, a partir da seguinte descrição detalhada de algumas modalidades da invenção.
Breve Descrição dos Desenhos [020] Os processos de acordo com a invenção serão explicados mais detalhadamente com base no desenho, onde são mostrados exemplos de execução de modo apenas esquemático. No desenho mostra-se:
- figura 1: um corte parcial e simplificado através de um primeiro módulo de membrana, que serve para a explicação do processo de acordo com a invenção;
- figura 2: um outro corte.
Descrição de Realizações da Invenção [021] Para a vedação de um módulo de membrana 1, mostrado simplificadamente em corte na figura 2, com uma placa de topo 3 retendo um feixe de tubos 2 ou tubos individuais, é previsto um anel de vedação 4 adicional, projetado à parte, o qual veda tanto as fissuras pela circunferência segundo a seta 5, como também fissuras externas segundo a seta 6 que se estendam axialmente.
[022] O anel de vedação 4 tem um formato basicamente em forma de T em um corte transversal. Uma perna 7 do anel de vedação 4 de três pernas se estende axialmente em forma de faixa e radialmente entre o lado externo 8 da placa de topo 3 e um lado interno 9 de um anel de montagem 10 que retém a placa de topo 3. Essa perna 7, estendida axialmente em forma de faixa, do anel de vedação 4 pode, portanto, vedar tanto as fissuras radiais e/ou fendas segundo a seta 5 da placa de topo 3, como também assumir o funcionamento do anel de vedação 11 empregado usualmente, quando, por exemplo, o funcionamento dele não estiver garantido.
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6/7 [023] Outra perna 12 do anel de vedação 4 recobre um lado superior 13 da placa de topo 3 e, com isso, também as fissuras segundo a seta 6 lá existentes que se estendem axialmente até a profundidade da placa de topo 3.
[024] A terceira perna 14 do anel de vedação 4, assim como a perna 7, encosta no lado interno 9 do anel de montagem 10 e é apertada por um anel auxiliar 15 contra o lado interno 9 do anel de montagem 10. De preferência, a perna 12 e a perna 7, repousadas sobre o lado superior 13 são comprimidas axialmente e preenchem então essa fissura no lado superior 13 que se estende axialmente e também as fissuras que se estendem radialmente pela periferia, que se situam axialmente antes do anel de vedação 11, ou seja acima deste na figura 2.
[025] Convenientemente, antes desse plano de fundo encontrase o anel de vedação de um teflon, um PTFE.
[026] Para que seja formada uma pressão de compressão axial a mais elevada possível do anel de vedação 4 através do anel auxiliar 15, este pode ser apertado axialmente contra a placa de topo, por exemplo, através de uma mola contra uma capa que recubra a placa de topo, não mostrada no desenho.
[027] Alternativamente ou adicionalmente ao processo explicado acima pode ser previsto que as fissuras, fendas ou similares sejam preenchidas com uma massa de vedação, especialmente uma massa de vedação à base de silicone, que seja elástica de modo duradouro, apresente uma alta resistência à temperatura e seja livre de solvente. Uma massa de vedação desse tipo pode ser uma borracha de silicone ou similar, à qual é adicionada, de preferência, areia de quartzo de uma granulação apropriada.
[028] Se desse modo forem reparadas, por exemplo, fissuras no lado superior 21 de uma placa de topo 22 de um módulo de membrana 23 com
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7/7 uma massa de vedação 29 incorporada, fora de escala na figura 2, então para uma nova vedação do módulo de membrana 23 pode ser suficiente comprimir uma fenda anelar 28 entre a placa de topo 22 e o anel de montagem 24 também com uma massa de vedação 25, eventualmente também axialmente para além de um anel de vedação 26 danificado. Fissuras pela circunferência da placa de topo 22 são assim fechadas com segurança e o funcionamento deficiente do anel de vedação 26 é superado.
[029] Nos processos aqui explicados é vantajoso o fato de que, em função dos danos ocorridos, eles podem ser empregados cada um em si ou em uma combinação apropriada.
Claims (9)
- Reivindicações1. Processo para a vedação de um módulo de membrana, caracterizado pelo fato de que um anel de vedação (4, 25) compreendendo uma primeira, segunda e terceira perna (7, 12, 14) é inserido entre uma placa de topo (3) que retém um feixe de tubos (2) e um anel de montagem (10) que retém a placa de topo (3), a primeira perna (7) sendo inserida radialmente entre a placa de topo (3) e o anel de montagem (10), a segunda perna (12) sendo inserida axialmente contra um lado superior (13) da placa de topo (3), e a terceira perna (14) sendo inserida radialmente contra um lado interno (9) do anel de montagem (10).
- 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda (12) e terceira pernas (14) são apertadas axialmente por um anel auxiliar (15) contra o lado superior (13) da placa de topo (3) e radialmente contra o lado interno (9) do anel de montagem (10).
- 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de vedação (4) apresenta uma seção transversal em forma de T.
- 4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o anel auxiliar (15) é apertado axialmente contra a placa de topo (3).
- 5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o anel auxiliar (15) é apertado contra uma capa que recobre a placa de topo (3) pela força de uma mola.
- 6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a5, caracterizado pelo fato de que devido à geometria do anel auxiliar (15), este mesmo apresenta uma ação de mola.Petição 870180157195, de 30/11/2018, pág. 13/222/2
- 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma vedação adicional é uma massa de vedação comprimida (25).
- 8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que fissuras da placa de topo (3) que se estendam radialmente são fechadas com uma massa de vedação (29).
- 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que à massa de vedação (29) é adicionada uma areia de quartzo.
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