PT896191E

PT896191E - Dispositivo de introducao de gas combustivel para um queimador de gas com mistura previa

Info

Publication number: PT896191E
Application number: PT98112693T
Authority: PT
Inventors: Johann Moses
Original assignee: Dungs Karl Gmbh & Co
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2001-07-31
Also published as: ATE199180T1; DE19733769A1; EP0896191A2; DE19733769C2; ES2157103T3; EP0896191A3; DE59800469D1; EP0896191B1

Description

Descrição “Dispositivo de introdução de gás combustível para um queimador de gás com mistura prévia” A invenção refere-se a um dispositivo para a introdução de gás combustível numa corrente de ar, em especial para um queimador dc gás com mistura prévia, com uma câmara de admissão para o ar, com uma abertura de admissão que conduz à câmara de admissão, para o gás combustível, e com um (primeiro) dispositivo de geração de impulsão angular, por meio do qual, ao ar que se escoa através da câmara de admissão é aplicada uma impulsão angular, estando a abertura de admissão disposta no eixo do (primeiro) dispositivo de geração de impulsão angular. É conhecido um dispositivo deste género da patente DE 33 45 611 AI.

No caso do designado “queimador atmosférico”, o ar que se escoa através de uma câmara de admissão, de acordo com o princípio da bomba de jacto, arrasta consigo uma quantidade correspondente de gás combustível. Em função da velocidade de escoamento do ar ou, respectivamente, da pressão de ar que reina na câmara de admissão, doseia-se mais ou menos gás combustível, podendo no entanto surgir imprecisões notáveis. São ainda conhecidos dispositivos de admissão, nos quais o doseamento do gás combustível depende da perda de pressão num ponto de estrangulamento. Na denominada “composição gás-ar mecânica”, variam-se, para modificar a potência, as secções de escoamento do ar e do gás combustível, de maneira igual. Porém, isso exige uma grande complicação técnica. Para fazer variar a potência, na chamada “composição pneumática”, faz-se variar a pressão de um dos fluidos de acordo com a perda dc pressão nos pontos de estrangulamento, a fim de obter a mesma relação de mistura. Também aqui se toma necessária uma técnica muito dispendiosa, mantendo-se a gama de potências utilizável relativamente pequena. No caso denominado “regulação pela pressão nula”, escolhe-se a perda de pressão do ponto de estrangulamento, numa das correntes de fluido, mais ou menos igual à perda de pressão do ponto de estrangulamento na outra corrente de fluido, sendo a relação de mistura independente do caudal. Também aqui é pequena a gama de potências utilizável, visto que é muito difícil a regulação precisa da pressão no caso de pequenas diferenças da pressão.

Da publicação “Flame Special ISH Edition” da firma Honeywell, Nr. 2, 1997, é ainda conhecido um dispositivo de admissão, no qual o gás combustível é introduzido num tubo de Venturi, no qual reina uma pressão de ar negativa. A introdução do gás combustível na corrente de ar faz-se, nesse caso, mais ou menos na zona da secção transversal mais apertada do tubo de Venturi, através de uma abertura de introdução anular, disposta coaxialmente com o eixo do tubo de Venturi. O gás combustível, que sai dessa abertura de entrada anular em forma de manto, em tomo da corrente de ar, escoa-se substancialmente sem se misturar com a corrente de ar ao longo da parede difusora do tubo de Venturi. A mistura propriamente dita entre o gás combustível e o ar faz-se só num ventilador disposto a jusante da abertura de entrada ou, respectivamente, do tubo de Venturi. O doseamento do gás combustível depende da depressão do ar no tubo de Venturi, mas a depressão no tubo de Venturi é ainda demasiado pequena, para poder-se abranger uma grande gama de potências.

No caso do dispositivo de admissão conhecido da patente mencionada na introdução DE 33 45 611 Al, o gás combustível é introduzido, através de uma tubeira do combustível, axialmente no eixo de rotação de uma impulsão angular gerada com pás, isto é, no “olho” do turbilhão de ar. Neste olho do turbilhão de ar reina uma grande depressão, de modo que se toma fácil a regulação da pressão do gás combustível a introduzir e, portanto, é aumentada a precisão do doseamento. A presente invenção tem por objectivo, pelo contrário, aperfeiçoar o dispositivo de introdução do tipo mencionado na introdução, de modo que possa obter-se uma maior precisão do doseamento.

De acordo com a invenção, o problema é resolvido por meio de um outro (segundo) dispositivo de geração de impulsão angular, que se aplica já ao gás combustível que se escoa através da abertura de admissão ou, respectivamente, a uma mistura de ar e gás combustível que se escoa através da abertura de admissão.

Por meio do outro dispositivo de geração de impulsão angular, que aplica ao gás combustível que se escoa através da abertura de admissão ou, respectivamente, à mistura de ar e gás combustível que se escoa através da abertura de admissão, uma impulsão angular, pode aplicar-se já a montante da abertura de admissão, ao gás combustível ou, respectivamente à mistura de ar com gás combustível, sendo a impulsão angular, a jusante, reforçada pela impulsão angular aplicada ao ar. De preferência, este outro dispositivo de geração da impulsão angular está colocado a montante da abertura de admissão para gerar uma impulsão angular apenas no ar da mistura que se escoa através da abertura de admissão.

Além disso, pode ser vantajoso que a abertura de admissão seja formada como uma tubeira de Venturi. A fim de impedir uma separação da corrente que passa da parede do difusor da tubeira de Venturi ou pelo menos retardar o mais possível essa separação, pode aplicar-se à corrente que se escoa uma impulsão angular. Quando o gás combustível e o ar se escoam conjuntamente através da tubeira de Venturi, isso conduz, já a montante da câmara de admissão, a uma melhor mistura.

Devido à impulsão angular da corrente de ar em rotação, gera-se na abertura de admissão colocada no centro da impulsão angular uma grande depressão para o gás combustível, que facilita decisivamente a regulação da pressão do gás combustível a admitir, aumentando portanto a precisão do doseamento. Deste modo, já para uma queda de pressão reduzida de gás, pode obter-se uma relação de mistura precisa e ajustável, com o gás combustível numa ampla gama de pressões. A geração da impulsão angular no ar tem, além disso, a vantagem de o escoamento não apresentar fenómenos de separação, no caso de mudanças de direcção, podendo desse modo obter-se uma economia de espaço de montagem.

De preferência, o dispositivo de geração da impulsão angular apresenta pelo menos uma e, em especial, várias pás directrizes, distribuídas uniformemente na sua periferia, as quais geram a impulsão angular. Por meio de pás directrizes ajustáveis, pode além disso influenciar-se o doseamento ou, respectivamente, a relação de mistura entre o ar e o gás de combustão, de uma maneira particularmente simples.

Em formas de realização preferidas da invenção, o dispositivo de geração da impulsão angular é formado como ciclone. Mostrou-se ser vantajoso permitir o escoamento de uma maior quantidade de gás de combustão no centro do ciclone, a fim de reduzir as perdas no escoamento.

Resulta particularmente vantajoso colocar a montante da câmara de admissão um ventilador radial. A impulsão angular de mistura que se escoa para fora da câmara de admissão pode ser usada vantajosamente para insuflar no ventilador radial. No caso da insuflação contra a impulsão angular, pode obter-se uma potência 5 J- particularmente elevada do ventilador, enquanto que, no caso da insuflação no sentido da impulsão angular é possível uma entrada, particularmente sem perdas, da mistura no ventilador radial.

Para aumentar ainda mais a depressão e também a misturação do gás de combustão e o ar, podem montar-se em cascata vários de tais dispositivos de admissão, como os descritos atrás. Se, por exemplo, se pretenda" misturar quantidades relativamente pequenas de gás combustível, pode ser vantajoso, mais uma vez, ligar em série (em cascata) uma tubeira de Venturi ou um ciclone com o ar.

Outras vantagens da invenção resultam da descrição e dos desenhos. As formas de realização representadas e descritas não devem estender-se como especificação definitiva, tendo sim um carácter exemplificativo para ilustração da invenção. As figuras dos desenhos representam: A fíg. 1, uma representação esquemática de um exemplo de realização de um dispositivo de admissão de acordo com a invenção; e A fig. 2, um corte transversal do dispositivo de admissão da fig. 1, representado em corte em três segmentos correspondentes a (A, B, C) na fig. 1.

As figuras dos desenhos mostram o objecto de acordo com a invenção em parte fortemente esquematizado, não devendo ser considerado necessariamente à escala.

Na fíg. 1, está indicado com (10’) um dispositivo de introdução para um queimador de gás com mistura prévia (não representada), no qual se misturam entre si ar (11, 1Γ) e gás combustível (12), sendo depois conduzidos ao queimador de gás com mistura prévia, na forma da mistura (13). Para isso, através de um ventilador radial (14), que é accionado em rotação no sentido (16), pelo motor (15), o ar (11) é aspirado através de uma abertura periférica (17), numa câmara de admissão (18). Na câmara de admissão (18) estão colocadas pás directrizes fixas (19) (fig. 2), que formam um ciclone e que imprimem, por meio do ar (11) que se escoa através da câmara de admissão (18), uma impulsão angular, como está indicado pelas setas de escoamento (21) na fig. 2.

No centro da impulsão angular (20), isto é, na zona do seu eixo de rotação (22), previu-se uma abertura de admissão (23 ’), na forma de uma tubeira de Venturi (29), através da qual o gás combustível (12), e mais ar (1Γ), são introduzidos conjuntamente, no sentido do eixo de rotação (22), na câmara de admissão (18). Por meio do ventilador radial (14), o ar (1Γ) é aspirado através de um canal do ar (31), para o interior da tubeira de Venturi (29), de modo que o ar (IP) arrasta o gás combustível (12), através de uma abertura de entrada em forma de tubeira (32), colocada na zona do eixo de rotação (22). Já no canal de ar (31) se imprime ao ar (IP), a montante da abertura de admissão (23’), através de placas directrizes (33) (fig. 2), uma impulsão angular (34), que se prolonga, como impulsão angular (34’), na tubeira de Venturi (19) e reforça ainda a impulsão angular (20) do ar (11), como se indica com uma seta (35). Por meio da impulsão angular (35), gera-se na abertura de admissão (23) uma depressão acentuada, que facilita a regulação da pressão do gás combustível (12) a introduzir, de maneira decisiva e, portanto aumenta a precisão do doseamento.

Como mostra o segmento em corte (C) na fig. 2, a mistura (25) de ar (11, IP) e gás combustível (12) escoa-se, no ventilador radial (14), radialmente para fora, num canal exterior de escoamento (24) e depois, pela abertura de saída (26), no sentido do queimador de gás com mistura prévia.

No exemplo de realização representado, a impulsão angular (35) e o sentido da rotação (16) do ventilador radial (14) têm o mesmo sentido, de modo que é possível uma entrada da mistura no ventilador radial (14) particularmente sem perda, quando a roda (27) do ventilador (14) está equipada com pás directrizes (28) apropriadas. A relação de mistura de ar (11) e gás combustível (12) é calculada -- teoricamente - da seguinte maneira, quando o caudal volumétrico (V) através de uma tubeira: V = A*a*p* [2Δρ/σ]1/2 para simplificação, com a=l e p=l. Para o caudal Vi do ar (12) segue-se que V) = Ai * [2*( Pi-pGy σχ]1/2 com Al· secção transversal da tubeira para o ar (11), que é dada, aproximadamente, pela secção transversal na câmara de admissão (18) e, no caso de existir, pela secção transversal de saída da tubeira de Venturi (19), menos a secção transversal da tubeira para o gás combustível (12), multiplicado pela relação de áreas da tubeira de Venturi (19), com σι: densidade do ar com pi: pressão do ar (11) na entrada, e com pG: pressão de saída comum de ar (11) e gás combustível (12), antes do ventilador radial (14). O caudal V2 do gás combustível (12) é dado por: 8 V2 = Α2 * [2*( p2 - po + (v-1) * (pi - pG)/ σ2]1/2 com A2: secção transversal da tubeira do gás combustível (12) com Pj: pressão do gás na entrada, normalmente igual a pi e com v : constante do aparelho, por exemplo 4, isto é, uma queda de pressão determinada na secção transversal da tubeira do ar gera 4 vezes a queda de pressão na secção da tubeira para o gás combustível (12). Por diminuição da pressão p2, mistura-se uma menor proporção de gás combustível (12). Deste modo, pode obter-se uma variação da relação de mistura independente da potência Para uma variação constante da pressão, por exemplo pela introdução de um outro ajustamento no regulador de pressão do gás combustível (12), pode variar-se fortemente a relação de mistura, nas pequenas potências de caudal, e no caso de estrangulamento a relação de mistura é fortemente alterada no caso de potências elevadas.

Lisboa, 30 de Abril/ de 2001 O Agente Oficio; da Propcecode ir.cnslri· .strid

5250 LOEOA

Claims

Reivindicações 1. Dispositivo de introdução (10; 10’), para a introdução de gás combustível (12) numa corrente de ar, em especial para um queimador de gás com mistura prévia, com uma câmara de admissão (18) para o ar (11), com uma abertura (23; 23’), que conduz à câmara de admissão (18), para o gás combustível (12) e com um primeiro dispositivo gerador de uma impulsão angular, por meio do qual se imprime uma impulsão angular (20) ao ar (11) que se escoa através de uma câmara de admissão (18), estando a abertura de admissão (23, 23’) disposta no eixo (22) do primeiro dispositivo gerador da impulsão angular (20), caracterizado por um segundo dispositivo gerador de impulsão angular que imprime já ao gás com combustível (12) que se escoa através da abertura de admissão (23) ou, respectivamente, (23’) a uma mistura (30) de ar (11’) e gás combustível (12) uma impulsão angular (34, 34’).
2. Dispositivo de introdução de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o segundo dispositivo gerador da impulsão angular estar disposto a montante da abertura de admissão (23’) para gerar uma impulsão angular (34) no ar (11 ’) da mistura (30) que se escoa através da abertura de admissão (23').
3. Dispositivo de introdução de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a abertura de admissão (23’) ser formada como tubeira de Venturi (29).
4. Dispositivo de introdução de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o primeiro dispositivo geradora de impulsão angular apresentar pelo menos uma pá directriz fixa (19) gerador da impulsão angular.
5. Dispositivo de introdução de acordo com a reivindicação 4, 2 2 > W- caracterizado por pelo menos uma pá directriz fixa (19) ser ajustável.
6. Dispositivo de introdução de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o primeiro dispositivo gerador de impulsão angular ser formado como ciclone.
7. Dispositivo de introdução de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por um ventilador radial (14) colocado a jusante da câmara de admissão (18).
8. Dispositivo de introdução, caracterizado por uma montagem em cascata de vários dispositivos de introdução (10; 10’) de acordo com qualquer das reivindicações anteriores. Lisboa, 30 de Abril de 2001