BRPI1004663A2

BRPI1004663A2 - Improvement introduced in a gas mixer

Info

Publication number: BRPI1004663A2
Application number: BRPI1004663-1A
Authority: BR
Inventors: Oliveira Joao Carlos Gomes De; Procopio Gomes De Oliveira Netto; Oliveira Felipe Gomes De
Original assignee: Dt Engenharia De Empreendimentos Ltda
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2013-03-12
Also published as: BRPI1004663B1

Abstract

APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM MISTURADOR DE GÁS. Do tipo que compreende uma área de injeção de gases (5), a qual apresenta uma configuração tubular; o misturador de gás conta com uma estrutura tubular de dispersão (20) que é montada de forma concêntrica e define a área de injeção pressurizada (5) de gases O~ 2~ , O~ 3~ , ar entre outros; a estrutura tubular de dispersão (20) é formada por um tubo perfurado, o qual é envolvido por um elemento de filtragem (6); o elemento de filtragem (6) ocupa a totalidade do espaço vertical previsto internamente na cámara de passagem (10); a área de injeção de gases (5) é definida entre a face interna da parede da peça tubular externa (2) e o elemento de filtragem (6); internamente à área de injeção de gases (5) estão posicionados os pontos de aplicação de ar/gás pressurízado (9), os quais estão distribuídos equidistantemente tanto ao redor, como também verticalmente em relação ao elemento de filtragem (6), sendo que cada ponto de aplicação de ar/gás pressurizado (9) conta com um correspondente difusor interno para distribuição (11).IMPROVEMENT INTRODUCED IN GAS MIXER. Of a type comprising a gas injection area (5) which has a tubular configuration; The gas mixer has a tubular dispersion structure (20) which is concentricly mounted and defines the pressurized injection area (5) of O2-, O3-, and other gases; the tubular dispersion structure (20) is formed by a perforated tube which is surrounded by a filter element (6); the filter element (6) occupies the entire vertical space provided internally in the passage chamber (10); the gas injection area (5) is defined between the inner wall face of the outer tubular part (2) and the filter element (6); internally to the gas injection area (5) are positioned the pressurized air / gas application points (9), which are distributed equally around, as well as vertically in relation to the filter element (6), each Pressurized air / gas application point (9) has a corresponding internal diffuser for distribution (11).

Description

"APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM MISTURADOR DE"IMPROVEMENT INTRODUCED IN MIXER OF

GÁS".GAS".

Refere-se o presente relatório a uma patente de invenção que trata de aperfeiçoamento introduzido em um misturador de gás, o qual é um equipamento normalmente destinado a ser utilizado em processos de flotação de ar e oxigênio dissolvido, com a finalidade de oxidar e desinfectar a água de lagoas, rios e cursos d'água em geral.This report relates to a patent for refinement introduced in a gas mixer, which is equipment normally intended for use in dissolved air and oxygen flotation processes for the purpose of oxidizing and disinfecting the product. ponds, rivers and waterways in general.

O estado da técnica geral relacionado aos sistemas de tratamento de água prevê, em algumas plantas de tratamento, que a água a ser tratada seja submetida a uma etapa de flotação, onde são utilizados dutos misturadores nos quais o volume de água em tratamento é solubilizada com ar pressurizado, que é lançado nesse curso por meio dos referidos dutos.The state of the art related to water treatment systems foresees in some treatment plants that the water to be treated is subjected to a flotation step where mixing ducts are used in which the volume of water being treated is solubilized with water. pressurized air, which is released in this course through said ducts.

Os referidos dutos misturadores, normalmente, estão conectados a uma câmara tubular provida de entrada e saída tangenciais, através das quais a água é movimentada, sendo lançada de cima para baixo em um fluxo de velocidade e pressão controladas, de modo a formar um vórtice ao longo do trecho de condução desse fluxo que é misturado a um volume de ar injetado sob pressão em um ponto intermediário dessa câmara tubular.Said mixing ducts are usually connected to a tubular chamber provided with tangential inlet and outlet through which water is moved, being released from top to bottom at a controlled velocity and pressure flow to form a vortex as along the conduction portion of this flow that is mixed with a volume of air injected under pressure at an intermediate point of this tubular chamber.

Nesse processo a mistura de ar e água é realizada por uma câmara de dispersão de ar que disposta longitudinalmente em um trecho intermediário do duto misturador, entre os pontos tangenciais de entrada e saída de água, permite que o volume de ar injetado seja transformado em micro partículas de ar, as quais, por arraste, se misturam à água passante, sendo conduzidas por esta até a saída do referido duto misturador, obtendo-se assim a água solubilizada com ar.In this process, air and water mixing is performed by an air dispersion chamber that is longitudinally arranged in an intermediate section of the mixer duct, between the tangential points of water inlet and outlet, allowing the volume of injected air to be transformed into micro air particles which, by dragging, are mixed with the passing water, being carried by it to the outlet of said mixer duct, thereby obtaining the water solubilized with air.

Especificamente com relação ao estado da técnica mais atual deve ser citado o pedido de patente PI 0505753-1, depositado em 23/12/2005 e que tem por título "MISTURADOR COM MÚLTIPLAS ENTRADAS DE GÁS", o qual foi desenvolvido pelo ora Requerente.Specifically with regard to the most current state of the art, patent application PI 0505753-1, filed on 12/23/2005, entitled "MIXER WITH MULTIPLE GAS INPUTS", was developed by the applicant.

0 equipamento tratado no mencionado pedido de patente anterior partiu do estado da técnica existente à época do seu depósito e buscou alcançar uma série de objetivos, entre os quais podem ser relacionados: a) prover um misturador com múltiplas entradas de gás que realizasse lima mistura de ar e oxigênio em um fluxo de água passante, de modo a que fosse garantida uma elevada homogeneidade dessa solução água/ar/oxigênio, visando assim promover a oxidação e a desinfecção da água de lagoas, rios e cursos d'água em geral, onde é lançada essa mistura; e b) prover um misturador com múltiplas entradas de gás que permitisse uma dosagem prévia da quantidade e tipo de gás a ser injetado na câmara de dispersão, de modo a garantir que a solução homogeneizada água/gás fosse compatível com as necessidades do corpo d'água (lagoa, rio, canal e cursos d'água em geral) a ser tratado com essa mistura.The equipment dealt with in the aforementioned patent application departed from the state of the art existing at the time of its filing and sought to achieve a number of objectives, among which may be related to: a) providing a multiple gas inlet mixer that performed a mixture of air and oxygen in a passing water stream, so as to ensure a high homogeneity of this water / air / oxygen solution, thereby promoting the oxidation and disinfection of water from ponds, rivers and watercourses in general, where this mixture is released; and (b) provide a multi-gas inlet mixer that allows a pre-metering of the amount and type of gas to be injected into the dispersion chamber to ensure that the homogenized water / gas solution is compatible with the needs of the water body. (pond, river, canal and waterways in general) to be treated with this mixture.

O misturador tratado no documento PI 0505753-1 representou um inegável salto tecnológico do ponto de vista da provisão de um equipamento incontestavelmente eficiente para o fim a que se destinava, fato esse que motivou a que o ora Requerente continuasse a buscar um estágio ainda mais avançado de eficiência para tal equipamento.The mixer dealt with in PI 0505753-1 represented an undeniable technological leap from the point of view of providing undeniably efficient equipment for its intended purpose, which motivated the applicant to continue to pursue an even more advanced stage. efficiency for such equipment.

Assim sendo, e dando continuidade às suas pesquisas, o ora requerente detectou que o misturador tratado no documento PI 0505753-1, apesar de seus inegáveis méritos técnicos, poderia ser melhorado no sentido de apresentar uma construção diferenciada que permitisse um menor custo de fabricação e operação, bem como pudesse permitir a substituição mais simples e rápida de seus componentes internos em caso de manutenção, particularmente com relação ao seu elemento de filtragem, dando assim origem ao objeto desta patente de invenção.Accordingly, and continuing its research, the applicant has now found that the mixer dealt with in PI 0505753-1, despite its undeniable technical merits, could be improved to provide a differentiated construction that would allow a lower cost of manufacture and operation, as well as allowing for simpler and faster replacement of its internal components in case of maintenance, particularly with respect to its filter element, thus giving rise to the subject matter of this patent.

Mais que isso, o misturador objeto desta invenção inova ainda na provisão de um elemento de filtragem definido como iam tubo poroso, o qual, pela sua natureza porosa favorece uma condição mais eficiente para promover a mistura entre o ar/gás pressurizado que é aplicado ao equipamento e a água que circula pelo interior do mesmo.Moreover, the mixer object of this invention further innovates by providing a filter element defined as a porous tube which, by its porous nature, favors a more efficient condition for promoting the air / pressurized gas mixture that is applied to the air. equipment and water circulating inside it.

A introdução do elemento de filtragem acima descrito permitiu ainda a obtenção de uma maior área de efetiva interação entre o fluxo de ar/gás e a água circulante no interior do equipamento, fato esse que acabou por viabilizar o desenvolvimento de uma estrutura geral com um padrão dimensional mais compacto se comparado ao equipamento tratado no documento PI 0505753-1.The introduction of the filter element described above also allowed for a larger area of effective interaction between air / gas flow and circulating water inside the equipment, which eventually enabled the development of a general structure with a standard compactness compared to the equipment treated in PI 0505753-1.

De modo objetivo, o misturador de gás, objeto da presente invenção compreende uma câmara de passagem de água, a qual é formada por duas peças tubulares concêntricas entre si, de mesmo comprimento, porém de diâmetros distintos, definindo no equipamento uma câmara interna de passagem com seção transversal anelar, sendo que nesta câmara de passagem são definidos dois pontos tangenciais, um superior de entrada de água pressurizada e outro ponto inferior de saída de água solubilizada com gases, sendo que entre esses pontos é definida uma área de injeção de gases O2 , O3 , ar entre outros, dita área é caracterizada por ser configurada em um formato tubular. O misturador de gás objeto desta invenção tem sua câmara de passagem de água integralmente definida por uma seção transversal interna anelar, possibilitando a geração de um fluxo de água em vórtice em seu interior. No interior da câmara de passagem é provida uma estrutura tubular de dispersão que é montada de forma concêntrica e define, de modo geral, uma área de injeção pressurizada de gases O2 , O3 , ar entre outros. A estrutura tubular de dispersão é formada basicamente por um tubo perfurado, o qual é envolvido por um elemento de filtragem, sendo este definido como um corpo tubular poroso. Internamente à área de injeção de gases estão posicionados pontos de aplicação de ar/gás pressurizado, os quais contam, cada um, com iam correspondente difusor interno para distribuição.Objectively, the gas mixer object of the present invention comprises a water passage chamber, which is formed by two concentric tubular pieces of the same length, but of different diameters, defining in the equipment an internal passage chamber with an annular cross section, and in this passage chamber two tangential points are defined, one upper inlet of pressurized water and another lower outlet point of solubilized water with gases, and between these points is defined an area of gas injection O2 O3, air among others, said area is characterized by being configured in a tubular shape. The gas mixer object of this invention has its water passage chamber integrally defined by an annular inner cross section, enabling the generation of a vortex water flow within it. Within the passage chamber a tubular dispersion structure is provided which is concentricly mounted and generally defines a pressurized gas injection area O 2, O 3, air and others. The dispersing tubular structure is basically formed of a perforated tube which is surrounded by a filter element, which is defined as a porous tubular body. Internally to the gas injection area are positioned pressurized air / gas application points, which each have a corresponding internal diffuser for distribution.

O misturador de gás aperfeiçoado objeto desta invenção poderá ser entendido em todos os seus pormenores através da descrição que será feita a seguir, a qual tomará como base os desenhos abaixo relacionados, nos quais: rtu «ι·!., S >,(-■>The improved gas mixer object of this invention may be understood in full detail by the following description, which will be based on the following drawings in which: rtu «ι ·!., S>, (- ■>

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A figura 2 ilustra uma vista em planta e esquemática do misturador aperfeiçoado aqui tratado, tomada segundo o plano A-A assinalado na figura 1;Fig. 2 illustrates a schematic plan view of the improved mixer treated herein taken in plan A-A shown in Fig. 1;

A figura 1 ilustra uma vista lateral do misturador ora tratado;Figure 1 illustrates a side view of the mixer now treated;

A figura 3 ilustra um detalhe ampliado tomado da figura 2, tal como o indicado pelo campo "B" delimitado na figura 2, dito detalhe ampliado permite uma melhor visualização da parte mais importante da estrutura interna do misturador aperfeiçoado objeto desta invenção; eFigure 3 shows an enlarged detail taken from Figure 2, as indicated by the field "B" delimited in Figure 2, said enlarged detail allows a better view of the most important part of the internal structure of the improved mixer object of this invention; and

A figura 4 ilustra, esquematicamente, uma vista em perspectiva isolada do elemento de filtragem definido segundo uma versão onde o mesmo é formado pela montagem de segmentos tubulares. De acordo com as figuras acima relacionadas oFigure 4 schematically illustrates an isolated perspective view of the filter element defined according to a version where it is formed by assembling tubular segments. According to the above related figures the

misturador de gás, objeto da presente invenção, é constituído por uma câmara de passagem de água 10 formada por duas peças tubulares 1 e 20 concêntricas entre si, de mesmo comprimento porém de diâmetros distintos, definindo no equipamento uma câmara interna de passagem com seção transversal anelar. Nesta câmara de passagem 10 são definidos dois pontos tangenciais, um superior de entrada 3 de água pressurizada e outro ponto inferior de saída 4 de água solubilizada com gases, sendo que entre esses pontos é definida uma área 5 de injeção de gases O2 , O3 , ar entre outros, dita área 5, no presente caso e diferindo da solução adotada no equipamento tratado no PI 0505753-1, assume uma configuração tubular, tal como será melhor explicado. O misturador de gás ora tratado, tal como ocorre com o equipamento tratado no PI 0505753-1, é montado no interior de uma peça tubular externa 2 com abertura superior fechada por uma tampa flangeada 2a, sendo inferiormente suportada por um pedestal 2b. Internamente dita peça tubular 2 tem sua câmara de passagem de água integralmente definida por uma seção transversal interna anelar, possibilitando a completa formação do vórtice de água em seu interior; sendo a injeção de gases O2 , O3 , ar entre outros no fluxo de água passante definida por uma estrutura tubular de dispersão 20 que é montada de forma concêntrica e define, de modo geral, a área de injeção pressurizada 5 de gases O2 , O3 , ar entre outros, definida no duto 10 do misturador.The object of the present invention is a gas passage chamber 10 formed by two tubular pieces 1 and 20 which are concentric with each other, of the same length but of different diameters, defining in the equipment an internal passage chamber with a cross section. ring. In this passage chamber 10 two tangential points are defined, one upper inlet 3 of pressurized water and the other lower outlet 4 of solubilized water with gases, and between these points is defined an area of gas injection O2, O3, among others, said area 5, in the present case and differing from the solution adopted in equipment treated in PI 0505753-1, assumes a tubular configuration, as will be better explained. The treated gas mixer, as with equipment treated in PI 0505753-1, is mounted within an upper opening outer tubular part 2 enclosed by a flanged lid 2a, and supported underneath by a pedestal 2b. Internally said tubular part 2 has its water passage chamber integrally defined by an annular inner cross section, enabling the complete formation of the water vortex within it; the injection of gases O2, O3, air and others into the passing water flow defined by a tubular dispersion structure 20 which is concentrically mounted and generally defines the pressurized injection area 5 of O2, O3 gases, among others, as defined in the duct 10 of the mixer.

A estrutura tubular de dispersão 20 dentro do aperfeiçoamento aqui tratado é formada basicamente por um tubo perfurado, o qual é envolvido por um elemento de filtragem 6, definido como um corpo tubular poroso 7.The dispersion tubular structure 20 within the embodiment discussed herein is basically formed of a perforated tube which is surrounded by a filter element 6, defined as a porous tubular body 7.

0 corpo tubular poroso 7 ocupa o espaço vertical previsto internamente na câmara de passagem 10, tal como pode ser melhor entendido através da observação da figura 4.The porous tubular body 7 occupies the predicted vertical space internally in the passage chamber 10, as may be better understood by looking at Figure 4.

Dito corpo tubular poroso 7 pode ser configurado como uma peça única, ou pode, alternativamente, ser definido pela montagem de segmentos tubulares 8, tal como pode ser visto, esquematicamente, na figura 4.Said porous tubular body 7 may be configured as a single piece, or may alternatively be defined by the assembly of tubular segments 8, as can be seen schematically in Figure 4.

A área de injeção de gases 5 é definida entre a face interna da parede da peça tubular externa 2 e o elemento de filtragem 6, sendo que de tal área de injeção de gases 5, de forma análoga ao verificado no equipamento tratado no pedido de patente PI 0505753-1, os gases injetados sob pressão no presente equipamento são forçados a entrar em contado com á água a ser tratada a qual passa em movimento de vórtice pelo interior da câmara 10.The gas injection area 5 is defined between the inner wall face of the outer tubular part 2 and the filter element 6, and of such gas injection area 5, similar to that found in the equipment treated in the patent application. In PI 0505753-1, pressurized gases in the present equipment are forced to contact the water to be treated which vortexes inside chamber 10.

No caso especifico do presente equipamento, a interação entre os gases sob pressão e o fluxo de água circulante é feito no limite da superfície do tubo perfurado 20, uma vez que os gases sob pressão, após atravessarem o elemento de filtragem 6 geram, na superfície interna do tubo perfurado 20 a dispersão dos gases que entram em contato com o fluxo de água.In the specific case of the present equipment, the interaction between the pressurized gases and the circulating water flow is made at the surface boundary of the perforated pipe 20, since the pressurized gases, after passing through the filter element 6, generate on the surface The perforated pipe 20 disperses gases that come into contact with the water flow.

Internamente à área de injeção de gases 5 estão posicionados os pontos de aplicação de ar/gás pressurizado 9, os quais estão distribuídos equidistantemente tanto ao redor, como também verticalmente em relação ao elemento de filtragem 6, sendo que cada ponto de aplicação de ar/gás pressurizado 9 conta com um correspondente difusor interno para distribuição 11.Internally to the gas injection area 5 are positioned the pressurized air / gas application points 9, which are distributed equidistantly both around and vertically with respect to the filter element 6, each air / pressurized gas 9 has a corresponding internal diffuser for distribution 11.

Todos os pontos de aplicação de ar/gás pressurizado 9 e seus correspondentes difusores internos para distribuição 11 são alimentados por uma rede de tubulação 12, a qual conta com válvulas de controle de fluxo de ar/gás 13, que permitem administrar de forma adequada o fluxo de ar/gás ao interior da câmara 5.All pressurized air / gas application points 9 and their corresponding internal distribution diffusers 11 are powered by a piping network 12, which has air / gas flow control valves 13, which allow proper management of the air / gas flow into the chamber 5.

A tubulação de entrada 14 que alimenta a rede de tubulação 12 disposta ao redor do presente equipamento conta com iam medidor de vazão de ar/gás 15, o qual fica imediatamente posicionado a jusante com relação a uma primeira válvula de controle de fluxo de ar/gás 13, tal como pode ser visto na figura 2.The inlet line 14 that feeds the line network 12 disposed around the present equipment has an air / gas flow meter 15 which is immediately positioned downstream of a first air flow control valve. gas 13 as can be seen in figure 2.

As tubulações 16 e 17 que cumprem, respectivamente, as funções de administrar ou suprir água à câmara 10 e de dar vazão ou saida de água já solubilizada contam, cada uma, com um manômetro de pressão 18, sendo que especificamente com relação à tubulação 16 é previsto, à montante com relação ao seu manômetro 18, um medidor de vazão de água/liquido 19.Pipes 16 and 17, which respectively fulfill the functions of administering or supplying water to chamber 10 and giving or exiting solubilized water, each have a pressure gauge 18, specifically with respect to pipe 16. upstream of its pressure gauge 18 a water / liquid flowmeter 19 is provided.

O equipamento em questão conta ainda, tal como pode ser melhor observado na figura 1, com uma tubulação de remoção de ar/gás não dissolvido 22.The equipment in question also has, as can best be seen from Figure 1, an undissolved air / gas removal line 22.

Ainda com respeito às tubulações 16 e 17, pode ser notado que o presente equipamento conta com respectivas válvulas de controle de fluxo 23 e 24, dispositivos esses que permitem regular a vazão de entrada e de saida de liquido do interior da câmara 10.Still with respect to the pipes 16 and 17, it can be noted that the present equipment has respective flow control valves 23 and 24 which devices allow to regulate the flow of liquid in and out of the interior of the chamber 10.

Apesar de ter sido descrita e ilustrada uma concepção construtiva preferida, cabe salientar que o misturador de gases poderá sofrer alterações de projeto além do previsto na presente invenção.Although a preferred constructional design has been described and illustrated, it is to be noted that the gas mixer may undergo design changes beyond that provided for in the present invention.

Claims

1 .- "GAS MIXER IMPROVEMENT", of a kind comprising a water-passage chamber (10) consisting of two concentric tubular parts (1) and (20) of the same length but of different diameters, defining in the apparatus an internal passage chamber with annular cross section, in which said passage chamber (10) two tangential points are defined, one upper inlet (3) of pressurized water and another lower outlet (4) of solubilized water. with gases, and between these points is defined an area (5) of gas injection O2, O3, air among others; the water passage chamber (10) is integrally defined by an annular inner cross section, enabling the complete formation of the water vortex within it; characterized in that said area (5) has a tubular configuration; the gas mixer has a tubular dispersion structure (20) which is concentricly mounted and defines the pressurized injection area (5) of gases O2, O3, air among others; the tubular dispersion structure (20) is formed by a perforated tube (20) which is surrounded by a filter element (6) that occupies the vertical space provided internally in the passage chamber (10); wherein the gas injection area (5) is defined between the inner wall face of the outer tubular part (2) and the filter element (6); internally to the gas injection area (5) are positioned the pressurized air / gas application points (9), which are distributed equidistantly both around and vertically in relation to the filter element (6), each pressurized air / gas application point (9) has a corresponding internal distribution diffuser (11); all pressurized air / gas application points (9) and their corresponding internal distribution diffusers (11) are powered by a piping network (12), which has air / gas flow control valves (13) ; the inlet line (14) feeding the line network (12) arranged around an air / gas flow meter (15), which is immediately positioned downstream with respect to a first flow control valve. air / gas (13); pipes (16) and (17) are provided in the present equipment, which fulfill, respectively, the functions of administering or supplying water to the chamber (10) and of giving or exiting water already solubilized, said pipes each count. with a pressure gauge (18), specifically with respect to the piping (16) a water / liquid flow meter (19) is provided upstream with respect to its pressure gauge (18); The equipment in question also has an undissolved air / gas removal line (22); Still with respect to the pipes (16) and (17), the equipment in question has respective flow control valves (23) and (24).

2.- "GAS-MIXER IMPROVEMENT" according to claim 1, characterized in that the filter element (6) is defined as a porous tubular body (7).

3.- "GAS MIXER IMPROVEMENT" according to claim 2, characterized in that the porous tubular body (7) is configured as a single piece.

4.- "GAS MIXER IMPROVEMENT" according to Claim 2, characterized in that the porous tubular body (7) is defined by the assembly of tubular segments (8).

5 .- "GAS MIXER IMPROVEMENT" according to Claim 1, characterized in that the interaction between the pressurized gases and the circulating water flow within the chamber (10) occurs at the surface boundary of the perforated pipe (20), since the pressurized gases, after passing through the filter element (6), generate, on the inner surface thereof, microbubbles that come into contact with water flow after passing through said perforated pipe ( 20).

6.- "GAS MIXER IMPROVEMENT" according to Claim 1, characterized in that the outer tubular part (2) has its upper opening closed by a flanged cap (2a).