Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FORNO A
ÁLCOOL".
A presente invenção se refere a um forno, preferencialmente pa- ra queima com álcool, em particular etanol e metanol.
Os fornos a álcool para queima de mistura de etanol ou metanol sem uso de pressão já são conhecidos. Um princípio comum para esses a- parelhos é que o combustível é armazenado em um recipiente que é enchido com uma massa porosa que absorve o combustível. O recipiente é fornecido com uma abertura que se opõe ascendentemente e da qual o combustível se evapora quando está sendo queimado e um suporte para utensílios de cozinha é colocado acima da abertura. Uma modalidade mais elaborada do forno a álcool do dito tipo é descrita no documento de patente EP 29425. Esse forno é fornecido com uma caixa conformada com uma peça de fundo ou de base dupla envolvendo um recipiente de combustível e um queimador, a fim de aumentar a condição de queima e, consequentemente, a eficiência do forno. O forno é também fornecido com meios para controlar o tamanho da chama.
Mesmo que os fornos a álcool normalmente sejam projetados para serem simples e confiáveis, a complexidade tem sido gradualmente aumentada, o que é ilustrado na dita publicação. Outro exemplo é dado na Patente US 4.984.559, que divulga um forno a álcool que compreende um alojamento feito de duas peças que são rotativamente conectadas entre si por um mecanismo de articulação.
A partir da patente US 4.544.348 é conhecido um forno para queimar combustível líquido com uma estrutura de metal tendo paredes principalmente verticais continuando em uma placa principalmente horizontal tendo uma ou várias partes de colocação de fogo em que a estrutura envol- ve um recipiente de combustível e um arranjo de queima. A estrutura é for- mada como uma estrutura sem fundo de uma peça para permitir carrega- mento e substituição do recipiente de combustível do lado do fundo da estru- tura.
Por outro lado, a simplificação do projeto pode levar à proprie- dades desvantajosas do forno com relação ao funcionamento, em particular com relação às propriedades de queima.
A finalidade da presente invenção é de criar um forno que seja adequado para queima de um combustível barato, tal como metanol ou eta- nol, de uma maneira satisfatória e eficiente e que apresente certas funções básicas, por exemplo, confiabilidade e durabilidade, mas que simultanea- mente seja simples quanto possível de operação e fabricação, com um mí- nimo de peças, de modo que os custos totais para o forno sejam reduzidos. Isso significa que o forno tem a possibilidade de ser mais difundido para uso, por exemplo, em países em desenvolvimento, onde pode substituir os fornos até então usados que são aquecidos com madeira, adubo seco, óleo de pa- rafina, etc.
Isso é alcançado por meio de um forno em que o difusor de chama é formado integralmente com a placa, sendo separado das partes restantes da placa por meio de uma área de perfurações que envolvem o difusor de chama. Outras modalidades preferidas são também reveladas.
De acordo com a presente invenção o modelo de fornos a álcool conhecidos é simplificado pelo uso de um alojamento tipo taça, em posição invertida, ao invés de um alojamento tipo caixa, tendo uma tampa no lado superior. Essa medida simples possibilita uma produção bastante fácil do forno, com apenas poucas peças, assim como uma simples manipulação, em particular durante o carregamento do forno com os recipientes de com- bustível. Devido a esse modelo sem base, o forno tem notadamente de ser girado de cabeça para baixo durante o carregamento com os recipientes de combustível. Isso leva ao efeito vantajoso adicional de que o combustível que não pode ser mantido pela massa absorvedora de combustível deixa o recipiente de combustível. Consequentemente, o excesso de combustível que deve causar problemas durante a queima é automaticamente removido durante o carregamento. Além disso, o modelo simples do alojamento ou estrutura, res-
pectivamente também possibilita a provisão de meios simples para obtenção de satisfatórias propriedades de queima e manipulação, por exemplo, uma construção simples e eficiente de uma placa para apagar fogo, a provisão de um canal para conduzir o ar de combustão em volta dos recipientes de com- bustível a fim de resfriar os mesmos, um apropriado modelo do difusor de chama e um suporte de utensílios de cozinha. Portanto, a combinação em particular de todas essas medidas proporciona um aperfeiçoado forno que é aqui revelado.
As modalidades da invenção serão agora descritas com referên- cia aos desenhos anexos, nos quais a figura 1 mostra uma vista de topo do forno a álcool em questão; a figura 2 mostra uma correspondente vista plana do lado da base; a figura 3 representa uma seção ao longo da linha Ill-Ill da figura 1; a figura 4, em uma escala ampliada, mostra uma seção do forno e o recipiente de combustível, mas com outro tipo de suporte de utensílio de co- zinha; a figura 5 mostra uma vista em perspectiva de outra modalidade da presente invenção; a figura 6 mostra detalhes de um adicional suporte de utensílio de cozinha; a figura 7 divulga detalhes da placa para apagar fogo usada na modalidade da figura 5; e a figura 8 representa detalhes do difusor de chama da modalidade da figura 5.
O dispositivo de acordo com a invenção mostrado nas figuras 1 a 4, compreende uma estrutura sem base de caixa moldada 10. Essa estru- tura é fabricada em uma peça, preferencialmente mediante estiramento pro- fundo e consiste, por exemplo, de aço inoxidável, a fim de suportar a corro- são o máximo possível. A estrutura se apóia na sua parte inferior sobre uma porção de base flangeada para fora 11 e apresenta uma parede vertical principalmente envolvente 12 continuando dentro de uma placa horizontal .13, a placa compreendendo uma porção de borda que se eleva para cima 14 e uma porção de base 15 dentro da mesma. As porções laterais da parede vertical 12 apresentam diversas pequenas aberturas 12a, através das quais o ar de combustão circula dentro da estrutura. A porção de base 15 continua dentro de duas partes de degrau que se elevam para cima, de formato circu- lar, cada qual sendo fornecida com um primeiro degrau anular 16 e uma se- gunda plataforma central 17. O degrau anular 16 apresenta diversas compa- rativamente pequenas perfurações 18 para limitação da transmissão de calor entre a plataforma central 17 e as outras partes da estrutura, enquanto a pla- taforma central 17 apresenta diversas aberturas circulares 19 formando um difusor de chama para um queimador 20 colocado sob a placa. Assim, a modalidade mostrada é de um forno a álcool de duas bocas de chama, mas a invenção é logicamente idealizada para ser usada também em fornos ten- do uma ou mais de duas bocas de chama.
A estrutura 10 envolve uma placa protetora de calor 21 disposta de modo invertido no formato de U, que é fixa na porção de base 11 e que parcialmente envolve dois recipientes cilíndricos ou retangulares de combus- tível 22. Nesse contexto, deve ser mencionado que mesmo que a modalida- de mostrada compreenda dois recipientes cilíndricos de combustível, estes podem ser substituídos por um único recipiente de combustível tendo um formato adequado. A placa protetora de calor 21 que previne a radiação de calor proveniente da placa 13 para alcançar o recipiente de combustível 22 (que poderia fazer com que o combustível entrasse em ebulição no recipien- te) se estende ao longo da parte principal da direção do comprimento da es- trutura e apresenta duas aberturas circulares 23 que são dispostas coaxial- mente com relação às plataformas centrais 17 e que envolvem uma porção de borda anular 24 de cada recipiente de combustível 22, se estendendo a- través da abertura 23, a porção de borda 24 envolvendo uma abertura cen- tral 25 do recipiente de combustível. Cada recipiente de combustível 22 é direcionado na direção da abertura 23 por meio de diversos guias 26 estam- pados na placa protetora de calor, esses guias sendo um pouco inclinados em relação a um plano vertical. Cada recipiente de combustível 22 é supor- tado pela estrutura 10 e travado pela mesma mediante duas placas de tra- vamento 27, dispostas rotativamente em torno de eixos dispostos vertical- mente 28, as placas de travamento em certa proporção sendo dispostas de modo flexível na direção vertical por meio de uma arruela de pressão 29 ou elemento similar. As placas de travamento 27 são mantidas em suas posi- ções de travamento por meio de ressaltos 30, dispostos na parte inferior 31 da placa de proteção de calor.
A placa protetora de calor também suporta dois tubos queimado- res verticais 32, cada tubo queimador sendo conectado a uma placa de base anular 33 tendo diversos meios de distanciamento dirigidos descendente- mente 34 que são fixos próximo à periferia das aberturas 23. Além disso, a placa protetora de calor 21 suporta dois braços 35 que são rotativamente presos em volta de eixos verticais 36, um dos braços 35 se estendendo atra- vés de fendas 37 dispostas na parede vertical 12 da estrutura, enquanto a outra extremidade dos braços se estende entre dois dos meios de distanci- amento 34 e cada qual suporta uma placa para apagar fogo 38. A placa de apagar fogo 38 é circular e disposta para não cobrir ou cobrir completa ou parcialmente a abertura 25 do recipiente de combustível 22 mediante contro- le manual do braço 35 a partir do exterior da estrutura. A placa de apagar fogo opera de tal modo que em uma maior ou menor proporção, dependen- do de sua posição, evita a radiação de calor da estrutura alcançar a abertura 25 e consequentemente, a superfície onde o combustível evapora, o que significa que o tamanho da chama é uma função direta da superfície não co- berta, significando que o tamanho da chama pode ser facilmente controlado.
A placa protetora de calor 21 forma junto com a estrutura 20 um canal 64 entre as paredes laterais paralelas do lado da extensão. O canal 64 compreende aberturas de admissão 12a, 65, que permitem ao ar de com- bustão ser alimentado ao canal 64, levando o ar na direção do queimador 20. As aberturas de admissão 12a, 65 são dispostas nas paredes laterais da estrutura, assim como da placa protetora de calor 21. Particularmente, as aberturas de admissão 65 dispostas nas paredes laterais da placa protetora de calor 21 obriga o ar a circular em volta do recipiente de combustível, des- sa forma resfriando o mesmo a fim de evitar um superaquecimento, que pro- voca a ebulição do combustível devido ao calor da chama. Também, a mo- dalidade mostrada na figura 3 compreende aberturas de admissão nas pare- des laterais, sendo evidente que as aberturas de admissão podem também ser fornecidas na base do canal 64.
O recipiente de combustível 22 compreende um recipiente circu- lar com uma base 39, uma parte de parede lateral 40 e uma parte de parede superior 41, a parede superior envolvendo a abertura 25 do recipiente de combustível e continuando dentro da porção de borda de formato anular 24. A base 39 apresenta uma depressão central 42 que se estende interiormen- te, enquanto a parte de parede superior 41 apresenta uma porção de borda 43 periférica do tipo flange que se estende ascendentemente, conectando a parte de parede superior 41 com a parte de parede lateral 40. O recipiente de combustível 22 envolve uma massa absorvente líquida porosa 22 tendo uma parte cilíndrica central 44 e uma parte anular 45 disposta exteriormente, a massa sendo parcialmente coberta por uma rede 46 que impede a massa de cair da abertura e que é estirada sob a parte de parede superior 41. Quando o recipiente de combustível é montado, a depressão 42 irá pressio- nar a parte central para cima com relação à parte anular 45, de modo que a parte central 44 irá apoiar a rede 46, o que significa que será criada uma su- perfície de evaporação para o combustível no recipiente de combustível, em associação com a parte superior do recipiente de combustível. Ao mesmo tempo, a rede 46 é presa entre a massa absorvente de combustível e a parte de parede superior 41, que compreende chanfros 73 para formar um cami- nho para escape do vapor de álcool e álcool líquido quando do enchimento.
Nas modalidades mostradas nas figuras 1 a 4, dois suportes de utensílios de cozinha 47 são dispostos no lado superior da placa 13. Cada suporte de utensílio de cozinha 47 compreende quatro seções conformadas em tiras 48 que são fixadas entre si a uma estrutura anular, com uma super- fície protetora de vento no formato de tubo circular 49, diversas partes dirigi- das interiormente 50 e diversas partes que se estendem exteriormente 51, as partes que se estendem exteriormente tendo uma extensão vertical que é maior que a extensão da peça protetora de vento, de modo que é formada uma abertura inferior 52 entre a porção de base 15 da placa 13 e a peça pro- tetora de vento 49 e uma abertura superior 53 entre a peça protetora de ven- to 49 e um utensílio de cozinha colocado no suporte de utensílio de cozinha 47. As bordas inferiores das partes dirigidas interiormente 50 e as partes di- rigidas exteriormente 51 são projetadas de tal modo que o formato do supor- te de utensílio de cozinha corresponde ao formato da placa 13, o que signifi- ca que o suporte do utensílio de cozinha pode ser facilmente centralizado sobre a plataforma central 17.
Na modalidade mostrada na figura 4, o suporte de utensílio de cozinha 47 compreende quatro placas dirigidas radialmente 54, tendo uma peça de borda inferior conformada em degrau 55, adaptada ao formato da placa 13, as placas sendo fixadas a um anel 56 que envolve a plataforma central.
Também se encontra dentro do escopo da invenção a possibili- dade de substituir as placas de travamento 27 por uma ou diversas caixas de coleta conformadas em na forma de bacia, que são colocadas abaixo do recipiente de combustível, de tal modo que as caixas coletem o combustível que deve ser derramado do recipiente de combustível, ao mesmo tempo em que as caixas são rotativamente suportadas pela estrutura e podem ser tra- vadas em uma posição horizontal e consequentemente pressionar os recipi- entes de combustível contra a placa protetora de calor. As vantagens do modelo simples e fácil e o carregamento seguro do recipiente de combustí- vel são ainda obtidas por uma modalidade contendo esse mecanismo.
Outra modalidade da presente invenção corresponde à modali- dade anterior, exceto para os detalhes descritos abaixo, que são mostrados nas figuras 5 a 8.
A figura 5 mostra o modelo da estrutura 10 de forno tendo aber- turas de ventilação 12a em todas as paredes laterais. No topo do forno, as peças de colocação de fogo compreendem, diferentes difusores de chama60 e ainda em outra modalidade, o suporte de utensílios de cozinha 47. A- lém disso, a estrutura 10 do forno é formada para permitir o empilhamento das estruturas 10 para transporte. Em particular, as paredes laterais 12 da estrutura 10 apresentam, pelo menos parcialmente, um formato cônico.
Conforme pode ser melhor visto nas figuras 6a e 6b, o suporte de utensílios de cozinha 47 consiste de três segmentos 67-69 de círculo, as extremidades 70 dos quais sendo curvadas interiormente, de modo a se diri- girem radialmente para a metade do círculo. Os segmentos 67 a 69 são fixa- dos entre si mediante soldagem, em particular soldagem por pontos das ex- tremidades de segmento 70. Os segmentos são formados de folha de metal perfurada, de modo a permitir ao ar circular para a chama, enquanto evita que o vento perturbe o processo de queima.
A figura 7 mostra um detalhe da placa de apagar fogo 38, usada na modalidade representada na figura 5. A placa de apagar fogo 38 compre- ende uma área de borda anular no formato de W 71, que melhora o fecha- mento da abertura do recipiente de combustível ou da placa protetora de ca- lor, respectivamente, uma vez que essa estrutura da área de borda 71 per- mite um fechamento hermético devido à restrição elástica,
O difusor de chama 60 da modalidade da figura 5 é mostrado em maiores detalhes nas figuras 8a a 8c, em que a figura 8a representa uma vista em perspectiva, a figura 8b representa uma vista lateral e a figura 8c representa uma vista plana. O difusor de chamas 60 compreende uma tira conformada em U ou em Ω para fixação à placa 13 da estrutura 10. Como parte da tira, é formada uma tela 63 a fim de ser colocada acima da abertura .62 da placa 13 ou do queimador 20, respectivamente. A tela divide a chama em diversas chamas parciais, ao mesmo tempo em que permite uma sufici- ente quantidade de ar ser alimentada à chama a partir da lateral. Assim, é obtida uma excelente queima da chama.
O forno a álcool opera e é usado da seguinte maneira. O forno a álcool com o recipiente de combustível é girado de cabeça para baixo após o que o recipiente de combustível é removido e enchido com combustível, pre- ferencialmente metanol, mediante manutenção do mesmo em uma posição inclinada, após o que o combustível é derramado pela abertura 25 até o combustível alcançar a parte inferior da abertura 25, onde o mesmo será vi- sível quando a massa disponível através de forças de capilaridade tiver su- gado uma máxima quantidade de combustível. O recipiente é depois girado de cabeça para baixo (o combustível sendo mantido dentro do recipiente pe- las ditas forças capilares) e é inserido a partir do lado da base da estrutura, pelo que é dirigido pelos guias 26 de modo que a porção de borda será inse- rida através da abertura 23 na placa protetora 21. Durante esse procedimen- to qualquer excesso de combustível no recipiente de combustível irá circular para fora, caindo no ambiente, ao invés de ser mantido no recipiente de combustível que evita o combustível ser expandido quando sofrer a ignição, obrigando a queima do combustível em ebulição. Quando o recipiente de combustível tiver sido colocado na estrutura, as placas de travamento 27 são giradas de tal modo a serem colocadas entre os ressaltos 30, o que significa que o recipiente de combustível é fixado à estrutura 10. O forno então está pronto para ser usado, mediante giro do braço 35, o que significa que a pla- ca de apagar fogo 38 é movimentada de tal modo que a abertura do recipi- ente de combustível é descoberta. Um fósforo pode então ser inserido atra- vés da abertura 19 do difusor de chamas e provocar a ignição do combustí- vel no recipiente. Isso significa a criação de uma chama que se estende a partir da rede 46 na abertura 25 até o tubo queimador 32 e até as aberturas do difusor de chamas onde a mesma é dividida em diversas chamas meno- res que se difundem ao longo do lado da base do utensílio de cozinha. Si- multaneamente, o ar de combustão irá circular através das aberturas 12a nas paredes laterais, o que significa que o ar irá circular em torno dos recipi- entes de combustível e resfriar os mesmos. As pequenas aberturas 12a, ao contrários das grandes aberturas, também operam como detentores de chamas para chamas descontroladas provenientes do queimador, que deve ocorrer simultaneamente com as mesmas impedindo o vento, se existir, de qualquer influência na chama do queimador. Na modalidade mostrada nas figuras 1 a 3, o ar de combustão secundário entra através da abertura 52, enquanto a difusão de chamas ocorre através da abertura 53, ao mesmo tempo em que as chamas são protegidas contra o vento por meio da peça protetora de vento 49. O tamanho das chamas pode ser então controlado através da placa de apagar fogo 38, mediante atuação do braço 35 e as chamas devem, após utilização, ser extintas mediante completa cobertura da abertura 25 do recipiente de combustível 22 com a placa de apagar fogo.