PT2226558T - Queimador para um fogão alimentado com combustíveis sólidos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"QUEIMADOR PARA UM FOGÃO ALIMENTADO COM COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS" A presente invenção diz respeito a um queimador destinado a um fogão alimentado com combustíveis sólidos, em particular péletes, mas também aparas de madeira, cereais, e de um modo geral resíduos vegetais, de acordo com a parte genérica da reivindicação 1. A utilização de combustíveis sólidos em fogões de aquecimento é já conhecida desde há muito tempo. Na verdade, a utilização em primeiro lugar da lenha, e posteriormente também de carvão em fogões, é já conhecida respectivamente desde há alguns milhares de anos e desde há algumas centenas de anos.

No entanto, tornou-se mais recentemente muito disseminada a utilização de um combustível sólido - as chamadas péletes - que consiste em pequenos pedaços de material combustível obtidos através de processos especiais de tipo já conhecido, a partir de resíduos de madeira e outros materiais que no passado eram imprudentemente eliminados, deitando-os para o lixo ou queimando-os ao ar livre com o consequente desperdício de energia e poluição. A vantagem das péletes relativamente à madeira e carvão consiste no facto de elas serem muito mais facilmente geridas pelo fabricante, bem como pelo retalhista e, por último, também pelo utilizador final, uma vez que elas podem ser convenientemente acondicionadas em sacos com o peso desejado, e podem ser manuseadas de uma forma muito mais fácil em comparação com a madeira ou o carvão. Para além disso, nos fogões que utilizam péletes o combustível fica disposto num espaço de armazenamento, situada do lado de fora ou directamente no interior do corpo do fogão, a partir do qual ele é retirado geralmente por intermédio de um parafuso sem-fim, a fim de ser gradualmente deposto no queimador. Em termos práticos, as péletes são alimentadas de uma maneira essencialmente automatizada, ao contrário dos combustíveis sólidos já conhecidos que precisam de ser constantemente colocados no fogão pelo utilizador, à medida que a combustão vai progredindo. 0 queimador apresenta ainda um receptáculo para recolha de combustível dispondo de um fundo perfurado através do qual o ar comburente entra na câmara de combustão. 0 receptáculo de recolha de combustível apresenta normalmente um formato quadrado ou rectangular, e dispõe de paredes verticais que delimitam a fornalha e estão destinadas a conter as cinzas.

No entanto, uma construção deste tipo implica o inconveniente de, depois de um certo período de funcionamento do fogão, ocorrer a estagnação das cinzas e outros produtos de combustão sobre o fundo, e em particular nas bordas da base onde é mais fraca a acção de turbulência provocada pelo ar soprado, tendo como resultado que uma parte dos furos de passagem de ar fica obstruída, assim se gerando uma combustão irregular. Actualmente, tal desvantagem ocorre de uma forma bastante intensa, uma vez que, com a rápida disseminação de fogões de péletes, aumentou também correspondentemente a procura por esse tipo específico de combustível, o que dá origem a uma considerável quantidade de cinzas.

Tendo em vista essa necessidade, e a fim de lidar com a crescente procura, os fabricantes de pelétes e aparas de madeira foram levados a usar produtos de base alternativos, em vez de usarem apenas a madeira resultante de troncos de árvores, tais como resíduos de processamento proveniente de carpintarias e indústrias de mobiliário, os quais também contêm substâncias químicas, plásticos e colas; para além disso, e a fim de reduzir os custos, eles introduziram no mercado produtos combustíveis alternativos à madeira, tais como cereais e resíduos vegetais em geral.

Na combustão, para além das típicas cinzas, estes combustíveis alternativos também produzem substâncias que fundem e dão origem a uma camada sólida sobre a base da fornalha quando arrefecem; uma tal camada adiciona-se aos produtos não queimados - tais como sais, silício e outras impurezas - assim provocando a obstrução dos furos de passagem de ar existentes na fornalha, numa extensão tal que a chama se apaga, prejudicando consequentemente de forma drástica o rendimento térmico do fogão. A fim de evitar tais desvantagens, têm sido desenvolvidos dispositivos que são capazes de impedir que fiquem alguma vez obstruídos os furos de passagem de ar comburente existentes na grelha de base, graças à remoção automática da cinza e de outros produtos sólidos de combustão para fora da fornalha.

De facto, foram já desenvolvidos dispositivos que tentaram solucionar as desvantagens atrás mencionadas para queimadores alimentados com combustíveis sólidos "tradicionais", em particular o carvão. A este propósito, podem ser mencionados os seguintes documentos: DE 1142984 B, US-A-4672899, EP-A-0052499, GB-A-568019. No entanto, tais dispositivos foram desenvolvidos quando os fogões de péletes ainda não estavam particularmente disseminados, e não estão adaptados para trabalhar com este tipo de combustível. A publicação EP-A-1559957, que diz respeito a um pedido de patente europeia cujo Requerente é o mesmo Requerente do presente pedido, descreve um dispositivo especificamente previsto para fogões da péletes, em cuja fornalha opera um dispositivo para remoção do produto queimado, o qual consiste numa espátula accionada por motor e dispondo de um movimento de vaivém que tem a função de manter os furos da fornalha desobstruídos em relação ao produto queimado. Um tal dispositivo é simples do ponto de vista construtivo e eficaz do ponto de vista funcional. No entanto, num tal dispositivo, a contribuição do ar de combustão ocorre quase totalmente através da grelha do queimador, nos furos de passagem de ar, o qual é normalmente definido como "ar primário". Tais furos de passagem estão distribuídos ao longo de toda a superfície do queimador. 0 objecto da presente invenção é o de proporcionar um queimador para um fogão alimentado com combustíveis sólidos, em particular péletes, o qual - em comparação com queimadores semelhantes de tipo já conhecido e, em particular, em comparação com o que acaba de ser descrito - apresenta um melhoramento do processo de combustão em termos de emissões de CO, NOx, partículas e produtos não queimados. Num tal queimador, serão em particular proporcionadas soluções para optimizar a proporção entre o chamado "ar secundário" e o chamado "ar primário" introduzido no queimador, a fim de alcançar os objectivos atrás mencionados.

De acordo com a invenção, isto é conseguido ao proporcionar o queimador em conformidade com a reivindicação 1. A presente invenção passa agora a ser descrita em detalhe, fazendo referência a um particular modelo de realização da mesma, constituído através de um exemplo não limitativo com a ajuda das Figuras anexas, em que: - a Figura 1 (quadro I) mostra uma vista global do fogão, em secção de corte vertical, onde está disponibilizado o dispositivo da invenção; a Figura 2 mostra uma vista em perspectiva axonométrica do queimador e de outros elementos proporcionados no fogão; - as Figuras 3, 4 e 5 (quadro II) mostram três vistas ortogonais da fornalha disponibilizada no queimador da invenção; a Figura 6 mostra uma vista em perspectiva axonométrica da fornalha atrás mencionada; - a Figura 7 (quadro III) mostra uma vista em perspectiva expandida da fornalha atrás mencionada; - a Figura 8 mostra uma vista frontal da referida fornalha, onde está identificado um plano de secção de corte relativo à Figura seguinte; a Figura 9 mostra uma vista da referida fornalha, em secção de corte realizado de acordo com o plano IX-IX da Figura 8.

Como se vê na Figura 1, o queimador da invenção compreende uma fornalha, globalmente identificada com o número de referência 1, disposta no interior da câmara de combustão 2 e que, por intermédio do parafuso sem-fim 3, é alimentada com combustível 4 consistindo vantajosamente em péletes contidas no espaço de armazenamento 5. Como se percebe melhor na Figura 2, a referida fornalha compreende um receptáculo para recolher e reter combustível e cinzas, o qual pode ser retirado para fora do corpo do queimador a fim de limpar o seu interior. Como se vê na referida Figura, assim como nas Figuras seguintes, a referida fornalha apresenta um formato essencialmente rectangular, num modo já por si próprio conhecido, sendo nela proporcionado um dispositivo para remoção do produto queimado, que consiste numa espátula 6 accionada por motor e dispondo de um movimento de vaivém que tem a função de manter desobstruídos os furos da fornalha relativamente ao produto queimado. Adicionalmente, observando a Figura 7, vê-se que tal espátula 6 é apoiada por intermédio de um par de braços verticais 6' , que por sua vez dispõem de pinos horizontais 6'' inseridos em sedes especiais 17, produzidas nas divisórias laterais 10 que delimitam a fornalha ao longo da direcção longitudinal. Uma tal espátula é posta em movimento de vaivém, por intermédio de dispositivos por si próprios conhecidos e que não estão representados nas Figuras por razões de simplificação.

Uma característica fundamental do dispositivo da invenção reside no facto de ser proporcionada uma primeira região 8 apresentando uma concavidade virada para cima, na linha central segundo a direcção longitudinal da fornalha. Esta região está provida com furos de passagem 9 em toda a sua extensão, e o ar primário necessário para a combustão escoa-se para o lado de fora através destes furos. Regressando às Figuras (em particular às Figuras 3 e 6), observa-se que a mencionada região 8 está delimitada ao longo da direcçao transversal por um par de elementos 11 feitos em chapa metálica, os quais se projectam a partir da superfície da fornalha e são dobrados essencialmente como um "V", com o vértice virado para cima. Tais elementos estão providos com furos 12 (Figura 7) na face que fica respectivamente virada para a região côncava 8, e os referidos elementos situam-se por cima de segundas regiões 14 da superfície plana da fornalha providas com furos 13. Na prática, tais elementos em forma de "V" servem como elementos de distribuição lateral para o ar secundário necessário para o processo de combustão.

Em alternativa, os elementos 11 também podem assumir a forma de um "U" virado ao contrário, em conformidade com a potência de combustão do queimador. Cada uma das duas divisórias longitudinais 10 é encimada por uma outra parede 20 inclinada em direcção ao lado de dentro da fornalha, tendo esta parede a função de facilitar a retenção do combustível e dos produtos de combustão no interior da própria fornalha. A parede 20 que fica colocada na conduta de alimentação 21 - do combustível que é empurrado pelo parafuso sem-fim 3 - apresenta uma zona 22 com uma ligeira concavidade virada para cima, destinada a facilitar a queda do combustível no centro da fornalha. A presença dos elementos em forma de "V" ou de "U", que actuam como elementos de distribuição, não impede o movimento da espátula accionada por motor. A cinza que é movida pela espátula accionada por motor pode ir para além dos referidos elementos de distribuição, em particular quando os combustíveis utilizados são de baixa qualidade. Se, pelo contrário, o combustível for de uma alta qualidade, o resíduo queimado é finamente reduzido pela espátula accionada por motor, e simultaneamente ejectado devido à presença do ar primário, ou é deixado cair no receptáculo subjacente.

Os referidos elementos de distribuição podem vantajosamente ser feitos de aço, assim como de ferro fundido ou de qualquer outro metal ou material cerâmico susceptível de suportar elevadas temperaturas de funcionamento.

Em termos práticos, as diferenças fundamentais do dispositivo da invenção em comparação com dispositivos semelhantes de tipo já conhecido consistem no facto de, no primeiro caso, os furos de passagem de ar primário serem proporcionados em toda a superfície da fornalha. Para além disso, com a solução que acaba de ser descrita - na qual o ar primário entra unicamente no centro da fornalha, e onde o ar secundário é introduzido através dos elementos de distribuição em forma de "V" ou de "U" - ocorre uma optimização da proporção entre o ar secundário introduzido e o ar primário do queimador, o que, com base em ensaios realizados, é capaz de reduzir consideravelmente os produtos de combustão - consistindo nomeadamente em CO, NOx, partículas e produtos não queimados. Simultaneamente, o rendimento térmico global do fogão é melhorado em comparação com o rendimento de fogões semelhantes já conhecidos.

Por último, a partir da descrição anterior torna-se evidente que o dispositivo da invenção é simples, tanto do ponto de vista construtivo como do ponto de vista funcional, o que permite alcançar os objectivos atrás referidos.

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. QUEIMADOR PARA UM FOGÃO ALIMENTADO COM COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS, EM PARTICULAR PELÉTES, em que O queimador compreende uma fornalha (1) com um formato essencialmente rectangular, em que é disponibilizado um receptáculo por baixo da fornalha (1), removível relativamente ao fogão, adequado para permitir a recolha dos produtos de combustão sólidos do queimador, e com uma grelha sobre a qual pode ser disposto o combustível (4) a ser queimado, em que o queimador também providencia um dispositivo que actua sobre a superfície da fornalha e está disposto de maneira a limpar a grelha de base, consistindo tal dispositivo numa espátula (6) accionada por motor, disposta por cima e estabelecendo contacto com a grelha, dispondo esta espátula de um movimento de vaivém em que a grelha permanece imóvel, estando tal grelha provida com furos de passagem (9) para o ar de combustão, e apresentando tal grelha uma primeira região (8) com uma concavidade virada para cima e submetida à acção da espátula; o queimador é caracterizado por a primeira região ser delimitada ao longo da direcção longitudinal, de ambos os lados da mesma, por duas divisórias fixas (10), e ao longo da direcção transversal por um par de elementos (11) que se projectam a partir da superfície da fornalha, feitos a partir de uma chapa que é dobrada essencialmente em forma de "V" com vértice virado para cima, ou sob a forma de um "U" virado ao contrário, e provida com furos (12) na face da mesma que fica virada para a região côncava, situando-se os referidos elementos por cima de segundas regiões (14) da superfície plana da fornalha providas com furos (13), actuando tais elementos como elementos de distribuição lateral para o ar secundário requerido para o processo de combustão.
2. 2. QUEIMADOR de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a espátula (6) estar apoiada num par de braços verticais (6'), por sua vez dispondo de pinos horizontais (6'') inseridos em sedes especiais (17) produzidas nas divisórias laterais (10).
3. 3. QUEIMADOR de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por cada uma das divisões laterais (10) ser encimada por uma parede lateral inclinada (20), em que que a conduta de saída (21) do combustível sólido pode ser conduzida até ficar por cima de uma das referidas paredes inclinadas (20), apresentando a partição lateral atrás mencionada uma zona (22) com uma concavidade voltada para cima, na localização da referida conduta, a fim de facilitar o vazamento do combustível sólido na fornalha.