BRPI0809658B1

BRPI0809658B1 - queimador de combustão interna, instalação de formação de fibras e processo de fabricação de lã mineral por um dispositivo de centrifugação externa ou interna

Info

Publication number: BRPI0809658B1
Application number: BRPI0809658A
Authority: BR
Inventors: Ellison Christopher; Boulanov Oleg
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2019-09-03
Also published as: CA2683309C; EG25596A; WO2008139104A2; CL2008001037A1; JP2010525283A; AU2008249896B2; FR2914986B1; JP5611815B2; EP2147253A2; AR066032A1; CN101657681A; SI2147253T1; AU2008249896A1; CO6231061A2; FR2914986A1; US20100139324A1; RU2009141726A; CN101657681B; EP2147253B1; WO2008139104A3

Abstract

"queimador de combustão interna, instalação de formação de fibras e processo de fabricação de lã mineral por um dispositivo de centrifugação externa ou interna" queimador de combustão interna que compreende uma câmara de combustão (2) alimentada em combustível e em comburente e pelo menos dois dispositivos de combustão (3a, 3b) alimentados em comburente e em combustível. a combinação de dois dispositivos de combustão de configuração distinta que geram respectivamente dois tipos distintos de chamas e de um sistema de resfriamento das paredes (24, 25) do queimador por introdução de ar ao longo das ditas paredes, permite obter um queimador que fornece uma temperatura de gás de combustão até 1 700°c, ao mesmo tempo em que é facilmente resfriado e pouco volumoso para ser alojado, em especial, dentro de uma instalação existente de fabricação de lã de rocha ou de vidro.

Description

“QUEIMADOR DE COMBUSTÃO INTERNA, INSTALAÇÃO DE FORMAÇÃO DE FIBRAS E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE LÃ MINERAL POR UM DISPOSITIVO DE CENTRIFUGAÇÃO EXTERNA OU INTERNA” [0001] A invenção se refere a um queimador de combustão interna, próprio para produzir correntes gasosas de alta temperatura e de grande velocidade. Mais especialmente, a invenção se interessa aos queimadores que são utilizados nos processos de formação de fibras minerais e nos quais o estiramento das fibras resulta das correntes gasosas emitidas pelos ditos queimadores sozinhos, ou em combinação com outros meios tais como meios de centrifugação ou meios de estiramento do tipo fieira.

[0002] O processo de formação de fibras correntemente utilizado para a fibra de vidro é o processo dito por centrifugação interna. Ele consiste em introduzir um filete da matéria que pode ser estirada no estado fundido em um centrifugador, também chamado de prato de formação de fibras, que gira em grande velocidade e que é perfurado em sua periferia por um número muito grande de orifícios pelos quais a matéria é projetada sob a forma de filamentos sob o efeito da força centrífuga. Com o auxílio de um queimador anular, esses filamentos são então submetidos à ação de uma corrente anular gasosa de estiramento de temperatura e velocidade elevadas (mais de 1000°C para a temperatura, e cerca de 250 m/s para a velocidade) que passa ao longo da parede do centrifugador que os adelgaça e os transforma em fibras. É possível recorrer, para mais detalhes sobre processos de formação de fibras que utilizam o processo por centrifugação interna aos pedidos de patente WO 99/65835 eWO 97/15532.

[0003] O processo de formação de fibras correntemente utilizado para a fibra de rocha é o processo dito por centrifugação externa. A matéria a transformar em fibra é vertida no estado fundido sobre a faixa periférica de rodas de centrifugação movidas em rotação, é acelerada por essas rodas, se solta das mesmas e é transformada em parte, em fibras sob o efeito da força centrífuga, uma corrente gasosa sendo emitida tangencialmente à faixa periférica das rodas de maneira a assumir a matéria transformada em fibras separando para isso a mesma da matéria não transformada

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 9/29

2/16 em fibra e a encaminhá-la para um órgão receptor. É possível por exemplo recorrer, para uma formação de fibras por centrifugação externa ao pedido de patente EP 195 725.

[0004] Nesse processo de formação de fibras por centrifugação externa, a corrente gasosa tangencial emitida na periferia das rodas de centrifugação é geralmente constituída por uma corrente de ar frio ou de fumaças resfriadas a uma temperatura próxima da temperatura ambiente (20 a 40°C), com uma velocidade média de 100 m/s por exemplo. No entanto, em razão do grande gradiente de temperatura entre a temperatura das fibras na ejeção das rodas (da ordem de 1000°C) e a temperatura fria da corrente gasosa que chega nas fibras, a qualidade de estiramento das fibras se ressente disso.

[0005] Para melhorar de maneira bastante significativa a qualidade das fibras produzidas por uma tal instalação, com notadamente uma maior fineza e por outro lado uma taxa de grãos de matéria não transformada em fibras menor (o termo “grãos” sendo utilizado para designar as partículas superiores a 100 micrometros que se encontram no produto final), foi posto em evidência o interesse de insuflar uma corrente gasosa mais quente. Esse é em especial o objeto da patente EP 465 310 que propõe utilizar uma corrente gasosa cuja temperatura está compreendida entre 250 e 900°C, de preferência entre 300 e 600°C, e mais de preferência ainda em torno de 500°C.

[0006] Por outro lado, é possível por exemplo se referir ao pedido de patente EP 0 091 380 sobre a realização de um queimador padrão de combustão interna, que é em contrapartida geralmente utilizado para o processo por centrifugação interna.

[0007] A parede exterior da câmara de combustão de um tal queimador necessita no entanto ser resfriada, e a colocação no lugar de meios adaptados de resfriamento tal como a adição de um material refratário de espessura não desprezível, ou a associação de uma caixa de água em torno da câmara, não participa para uma otimização do volume do queimador que integra seus meios de resfriamento.

[0008] Em especial, um tal queimador permanece volumoso demais para poder

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 10/29

3/16 ser alojado no volume reduzido de um sistema de insuflação de uma corrente gasosa que deve ser disposto em um dispositivo por centrifugação externa.

[0009] A invenção tem portanto como objetivo propor um queimador de combustão interna que fornece ar quente (700 a 1700°C) que apresenta meios de resfriamento que limitam a irradiação de calor a partir de suas paredes, o queimador sendo de pequeno volume, com de preferência uma limitação dimensional de acordo com uma de suas extensões da ordem de 5 cm.

[0010] De acordo com a invenção, o queimador de combustão interna compreende uma câmara de combustão alimentada em combustível e em comburente, a câmara compreendendo um invólucro provido de uma primeira extremidade fechada e de uma segunda extremidade oposta de escapamento aberta pela qual se escapam os gases de combustão, o invólucro apresentando pelo menos duas paredes opostas que ligam as duas extremidades, o queimador sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende dentro da câmara e ao nível da primeira extremidade fechada, pelo menos dois dispositivos de combustão alimentados em comburente e em combustível, que são distintos em configuração de maneira a gerar respectivamente dois tipos distintos de chamas, e pelo fato de que ele é dotado de um sistema de resfriamento de suas paredes por introdução de um gás de resfriamento tal como ar ao longo das ditas paredes.

[0011] A presença de dois dispositivos de combustão diferentes que geram dois tipos distintos de chamas permite assegurar em permanência uma chama curta e estável no queimador.

[0012] De fato, quando um dos dispositivos de combustão é configurado para assegurar uma chama curta mas que é pouco estável em certos regimes, o segundo dispositivo de combustão pode ser em conseqüência disso configurado para assegurar o acendimento permanente do primeiro dispositivo. O segundo dispositivo apresenta mais uma chama longa e mola que ela, é estável em todos os regimes.

[0013] Por outro lado, o dispositivo de combustão que fornece uma chama longa e mole pode interagir com vários dispositivos que produzem uma chama curta, permitindo assegurar uma combustão completa dentro de um pequeno volume

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 11/29

4/16 assim como uma repartição homogênea do calor no interior do queimador, o que seria senão impossível com um só dispositivo de combustão para o qual sua chama portanto estável seria longa demais, levando a uma não homogeneidade do calor (muito quente no meio e frio lateralmente) e sairía do queimador sem que a combustão esteja portanto acabada no interior do dito queimador.

[0014] Finalmente, o sistema de resfriamento permite introduzir um gás de resfriamento ao longo das paredes do queimador sob a forma de uma cortina que isola as faces internas das paredes do queimador. Esse sistema constitui uma proteção térmica eficaz do invólucro da câmara de combustão sem gerar meios imponentes de resfriamento.

[0015] O sistema de resfriamento compreende um grande número de orifícios que atravessam as paredes do queimador e pelos quais ar é destinado a se precipitar, assim como lamelas de deflexão internas à câmara de combustão que formam cada uma delas, por um lado, uma cavidade que está em frente a vários orifícios e que é destinada a receber o ar em proveniência dos ditos orifícios, e por outro lado, uma fenda de guia que é destinada a conduzir o ar da cavidade para o interior da câmara.

[0016] De acordo com uma característica, as paredes da câmara apresentam em sua face externa, no exterior da câmara de combustão, uma pluralidade de degraus que se estendem de acordo com a menor extensão da parede e ao nível dos quais são dispostos os orifícios transpassantes.

[0017] São dispostos entre os degraus, patamares que apresentam uma configuração em espinha e cuja obliqüidade está na direção da extremidade de escapamento do queimador.

[0018] As cavidades distribuídas assim ao longo das paredes, no lado do interior da câmara e delimitadas pelos patamares oblíquos e pelas lamelas de deflexão permitem criar no interior das cavidades uma turbulência do ar que entra pelos orifícios transpassantes e dirigidos para as fendas de guia. Essas turbulências de ar asseguram o resfriamento das lamelas de deflexão em contato direto com o interior da câmara na qual a combustão, e portanto o desprendimento de calor, ocorre.

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 12/29

5/16 [0019] Por outro lado, as fendas de guia pelas quais o ar sai das cavidades, participam também para o resfriamento direto do interior da câmara.

[0020] As lamelas de deflexão apresentam vantajosamente uma orientação adaptada, tal como coplanar com as faces internas das paredes, de modo que o ar proveniente das fendas de guia apresenta um fluxo direcional substancialmente paralelo às paredes da câmara, que garante um resfriamento ótimo.

[0021] Deve ser notado que o número de orifícios e seu tamanho, e em conseqüência disso a superfície de passagem do ar através das paredes, são adaptados em função notadamente da espessura das paredes e da altura do queimador a fim de resfriar corretamente as paredes do queimador. Em especial, será possível aumentar o tamanho dos orifícios na proximidade dos dispositivos de combustão quando são aumentadas as dimensões desses últimos.

[0022] De acordo com a invenção, cada dispositivo de combustão compreende um corpo que apresenta uma primeira face e uma segunda face oposta à primeira e em frente à combustão, o corpo sendo atravessado em sua espessura e de uma face à outra por vários condutos de alimentação em comburente e por um conduto de alimentação em combustível de eixo Y perpendicular às faces do corpo, o conduto de alimentação em combustível sendo disposto de maneira central em frente aos condutos de alimentação em comburente e compreendendo um prolongamento que é saliente em relação à segunda face do corpo e aos condutos de alimentação em comburente, a parte saliente sendo provida de uma pluralidade de orifícios.

[0023] De acordo com um modo de realização de dispositivo de combustão, o corpo compreende um muro periférico que é saliente em relação à segunda face do corpo de maneira a enquadrar em parte ou totalmente as saídas dos condutos de alimentação em comburente.

[0024] De acordo com esse mesmo modo de realização, para um dos dispositivos de combustão, os condutos são inclinados em relação ao eixo Y do conduto central e cada conduto de alimentação em comburente compreende uma entrada ao nível da primeira face do corpo do dispositivo e uma saída que

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 13/29

6/16 desemboca ao nível da superfície da segunda face do corpo do dispositivo, as entradas e as saídas dos condutos sendo dispostas de acordo com círculos de diâmetro idêntico em tomo do conduto de alimentação em comburente.

[0025] De acordo com um outro modo de realização de dispositivo de combustão, para um dos dispositivos de combustão, os condutos de alimentação em comburente são inclinados em relação ao eixo Y do conduto central de alimentação em combustível, e cada conduto compreende uma entrada ao nível da primeira face do corpo do dispositivo e uma saída que desemboca ao nível da superfície da segunda face do corpo do dispositivo, as entradas e as saídas dos condutos sendo dispostas de acordo com círculos de diâmetro diferente em tomo do conduto de alimentação em comburente, o círculo formado pelas saídas sendo de diâmetro menor.

[0026] Os dispositivos de combustão são dispostos de maneira substancialmente linear para um invólucro de queimador que tem uma forma substancialmente paralelepipédica, ou são dispostos de maneira circular para um invólucro de queimador que tem uma forma anular. Entende-se por substancialmente linear, uma disposição que apresenta uma direção geral linear, que pode ser perfeitamente alinhada, ou não alinhada tal como em quincôncio.

[0027] De acordo com uma característica, o comburente é formado por ar sob pressão, enquanto que o combustível é constituído por um gás por exemplo ou por uma mistura de gás.

[0028] De acordo com uma outra característica, as paredes do queimador são vantajosamente espaçadas de no máximo 5 cm.

[0029] O invólucro do queimador é de preferência metálico.

[0030] O queimador é destinado a ser disposto dentro de um espaço fechado constituído por um invólucro hermético que compreende pelo menos uma entrada de alimentação de ar sob pressão e é atravessado por tubos de alimentação em combustível conectados aos dispositivos de combustão. O invólucro hermético pode se for o caso ser constituído pelo menos em parte por elementos constitutivos da instalação existente de fabricação de lã mineral, por exemplo o cárter da máquina

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 14/29

7/16 para a fabricação de lã de rocha.

[0031] O queimador da invenção é por exemplo utilizado em uma instalação de formação de fibras de lã mineral, em especial de rocha ou de vidro. Uma tal instalação pode evidentemente ser equipada com uma pluralidade de queimadores.

[0032] Finalmente, a invenção é relativa a um processo de fabricação de lã mineral por um dispositivo de centrifugação externa ou interna, em especial de forma padrão, que utiliza pelo menos um queimador da invenção. Entende-se por dispositivos de forma padrão um dispositivo que apresenta uma configuração e dimensões que são aquelas habituais nas instalações já existentes. O queimador da invenção é assim adaptado para ser alojado em um dispositivo existente.

[0033] De acordo com uma característica do processo, é produzido no interior do queimador um primeiro tipo de chama instável em certos regimes, e um segundo tipo de chama que assegura um acendimento permanente do primeiro tipo de chama.

[0034] De acordo com uma outra característica, é fornecido um gás de resfriamento para resfriar as paredes do queimador que é constituído por ar sob pressão.

[0035] Outros detalhes e vantagens da invenção vão agora ser descritos, em referência aos desenhos anexos nos quais:

- a figura 1 é uma vista em perspectiva de um queimador de acordo com a invenção;

- a figura 2 é uma vista em corte do queimador da figura 1;

- a figura 3 é uma vista em perspectiva esquemática de uma variante de forma do queimador da figura 1 destinado a ser alojado em um dispositivo de formação de fibras por centrifugação externa;

- a figura 4 é uma vista em corte de uma outra variante de forma, de acordo com uma configuração anular, de um queimador de acordo com a invenção com várias fileiras de dispositivos de combustão;

- a figura 5 é uma outra vista em corte esquemática do queimador anular da figura 4;

- as figuras 6a e 6b são vistas em corte de duas variantes respectivas de

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 15/29

8/16 dispositivos de combustão que fazem parte do queimador da invenção;

- as figuras 7a e 7b são vistas em corte e de cima da face de combustão, respectivamente, dos dispositivos das figuras 6a e 6b;

- a figura 8 ilustra uma vista parcial esquemática em corte de um dispositivo de fabricação de lã de rocha que integra o queimador da figura 1;

- a figura 9 ilustra uma vista esquemática parcial de um dispositivo de fabricação de lã de vidro que integra o queimador da figura 4.

[0036] O queimador de combustão interna 1 ilustrado nas figuras 1 a 3 é destinado a ser utilizado em uma instalação de fabricação de lã mineral, tal como uma instalação de fabricação de lã de rocha ilustrada em parte na figura 8 e que compreende um dispositivo de estiramento 10 das fibras por centrifugação externa.

[0037] O queimador 1 ilustrado nas figuras 4 e 5 é destinado a ser utilizado em uma instalação de fabricação de lã mineral, tal como lã de vidro, que é ilustrada em parte na figura 9 e compreende um dispositivo de estiramento 11 das fibras por centrifugação interna.

[0038] O queimador da invenção é destinado, para seu funcionamento, a ser encerrado em um espaço fechado hermeticamente e cheio de ar sob pressão. O ar deve servir para o resfriamento do queimador. Vantajosamente, o ar serve também para a alimentação em comburente do queimador.

[0039] Tal como ilustrado nas figuras 1 a 5, o queimador 1 da invenção compreende uma câmara de combustão 2 e uma pluralidade de dispositivos de combustão 3a e/ou 3b a partir dos quais são geradas chamas para gerar gases de combustão.

[0040] A câmara de combustão 2 apresenta um invólucro 20 provido de duas extremidades opostas, uma extremidade 21 de alimentação em comburente e combustível e uma extremidade 22 de escapamento dos gases de combustão. O invólucro é de preferência metálico, constituído por chapa de 1 mm de espessura por exemplo. Quanto maior for a espessura do invólucro, mais difícil será resfriá-la.

[0041] O queimador da figura 1 do qual uma vista em corte é dada na figura 2 apresenta um invólucro substancialmente paralelepipédico de modo a ser disposto

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 16/29

9/16 dentro de um dispositivo por centrifugação externa.

[0042] A figura 3 ilustra uma vista esquemática de uma variante da figura 1, da qual o invólucro tem uma forma geral substancialmente paralelepipédica e cujas extremidades 21 e 22 são em arco de círculo. Essa forma permite alojar o queimador dentro do espaço atual de um sistema que fornece uma corrente gasosa de um dispositivo por centrifugação externa padrão.

[0043] A vista em corte da figura 4 ilustra o invólucro 20 de um queimador. Sua forma anular (vista em corte da figura 5) permite alojar o mesmo em um dispositivo por centrifugação interna.

[0044] Os dispositivos de combustão 3a e 3b estão situados em uma das extremidades 21 da câmara de combustão e fecham essa última. Na figura 1, estão visíveis as faces traseiras 31 dos dispositivos de combustão que são opostas às faces de combustão 32, internas à câmara.

[0045] A extremidade oposta de escapamento 22 da câmara de combustão é aberta para deixar os gases de combustão escaparem. A câmara se estende em um certo comprimento, tal como já conhecido, para fornecer o volume necessário à combustão.

[0046] Ao nível da extremidade de escapamento 22 e no exterior da câmara é preferencialmente disposto um nariz 23 que auxilia a dirigir os gases de combustão que escapam da câmara.

[0047] O invólucro 20 apresenta duas paredes opostas 24 e 25 que se estendem de acordo com as maiores extensões da câmara e que ligam as duas extremidades 21 e 22. Essas paredes são providas em sua espessura de uma multiplicidade de orifícios transpassantes 26 que servem, como será visto na seqüência, para o resfriamento da câmara de combustão 2.

[0048] As faces externas 24a e 25a das paredes não são planas, elas apresentam uma pluralidade de degraus 27 que se estendem de acordo com a largura de cada parede para o invólucro paralelepipédico (figura 1 ou 2), ou de acordo com todo o perímetro de cada parede para o invólucro anular (figura 4). Esses degraus conferem às faces externas uma série de patamares 27a que

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 17/29

10/16 apresentam uma configuração em espinha e simétrica em relação ao eixo longitudinal de simetria X do queimador. A obliqüidade dos patamares 27a entre cada degrau está na direção do eixo X e da extremidade de escapamento 22.

[0049] Os orifícios 26 são perfurados ao nível dos degraus 27.

[0050] As faces internas 24b e 25b no interior da câmara 2 compreendem uma sucessão de lamelas 28 que são tornadas solidárias por uma de suas extremidades e estão em frente aos degraus 27 e aos patamares 27a. Essas lamelas deixam lugar a cavidades 29 nas quais desembocam os orifícios 26.

[0051] A extremidade das lamelas, oposta àquela de fixação nas faces internas da câmara, é livre, o que fornece, entre as ditas lamelas e as faces internas das paredes, e na saída da cavidade 29, finas fendas de guia 29a.

[0052] Os orifícios 26, as cavidades 29 e as fendas de guia 29 a formam assim um sistema de resfriamento para as paredes 24 e 25 da câmara de combustão no interior da qual o calor é destinado a se propagar em razão da combustão.

[0053] Ar sob pressão é destinado a se precipitar dentro das cavidades 29 via os orifícios 26, a formar turbulências nas cavidades em razão da presença das lamelas 28 que servem como defletores, e a escapar pelas fendas de guia 29a para lamber o interior 24b, 25b das paredes da câmara formado na maior parte pelas faces 28a das lamelas 28.

[0054] O ar presente dentro das cavidades assegura o resfriamento das lamelas 28 das quais as faces 28a estão em contato direto com a combustão.

[0055] As lamelas 28 apresentam uma orientação adaptada, aqui substancialmente paralela ao eixo X, para que o ar que sai das fendas 29a seja orientado de acordo com um fluxo paralelo às faces internas 24b, 25b das paredes, para resfriá-las.

[0056] Por um lado, o ar que roça as paredes da câmara se opõe aos gases quentes da combustão que enchem o volume interior da câmara de modo que as paredes da câmara estão protegidas contra um superaquecimento. Por outro lado, o ar ingerido na proximidade dos dispositivos de combustão 3a e 3b participa para a combustão fornecendo para isso um comburente complementar. Finalmente, a

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 18/29

11/16 jusante das chamas dos dispositivos de combustão, o ar ingerido permite resfriar os gases de combustão que escapam a uma temperatura que pode ir até 1700°C.

[0057] O ar que chega pelos orifícios 26 é ar sob pressão que é fornecido por uma disposição adequada do queimador 1 dentro do dispositivo ao qual ele está destinado. Essa disposição será descrita ulteriormente em relação às figuras 8 e 9.

[0058] Serão descritos agora os dispositivos de combustão.

[0059] O número e a disposição dos dispositivos de combustão são adaptados de acordo com a utilização que é feita do queimador, ou com destino a um processo por centrifugação externa, ou a um processo por centrifugação interna.

[0060] Duas variantes respectivas de realização dos dispositivos de combustão 3a e 3b são dadas em referência às figuras 6a, 7a, e respectivamente 6b, 7b. Essas duas variantes respectivas correspondem a duas naturezas distintas de chama.

[0061] É importante para o funcionamento do queimador ter em sua configuração pelo menos um dispositivo de combustão de cada variante.

[0062] Cada dispositivo 3a e 3b é uma peça feita de metal que compreende em comum um corpo cheio 30 que apresenta uma primeira face 31, e uma segunda face 32 oposta à primeira e destinada a estar em frente à combustão.

[0063] O corpo é atravessado em sua espessura e de uma face à outra, por vários condutos de alimentação em comburente 33 e por um conduto de alimentação em combustível 34 cilíndrico, de eixo Y perpendicular às faces 31 e 32 do corpo. Os condutos são usinados na massa do corpo 30.

[0064] O conduto de alimentação em combustível 34 é disposto de maneira central em frente aos condutos de alimentação em comburente 33.

[0065] O conduto 34 apresenta por outro lado um prolongamento 35 cilíndrico e vazado que é saliente em relação à segunda face 32 do corpo e aos condutos de alimentação em comburente 33. Ele é por exemplo adaptado por soldagem contra a face 32 do corpo 30, ou par atarraxamento na parede do conduto 33.

[0066] O prolongamento 35 é fechado em sua extremidade livre 35a que é oposta à face 32. Além disso, ele é provido em sua parede de uma multiplicidade de orifícios 36 pelos quais o combustível é destinado a escapar.

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 19/29

12/16 [0067] O conduto 34 é destinado a ser conectado de maneira estanque e ao nível da face 31 a um tubo de alimentação em combustível, enquanto que os condutos de alimentação 33 são destinados a receber ar sob pressão que se precipita ao nível da face 31 pela entradas 33a e sai pelas saídas 33b ao nível da face 32.

[0068] Os condutos 33 são destinados, ao nível das entradas 33a, a serem diretamente colocados em conexão ao nível da face 31 com uma cavidade que compreende um comburente sob pressão (modo preferencial de alimentação), ou a serem conectados a tubos de alimentação em comburente sob pressão.

[0069] O combustível sob forma gasosa, que é destinado a ser introduzido no conduto 34, prossegue seu caminho no prolongamento 35 para escapara pelos orifícios 36 de acordo com jatos substancialmente perpendiculares ao eixo Y. Os jatos do combustível estão destinados a se misturarem ao comburente, tal como ar por exemplo, proveniente dos condutos 33, e sob o efeito de uma centelha, a combinação do combustível e do comburente gera uma chama e sua combustão.

[0070] A variante 3a do dispositivo se diferencia daquela 3b pelo fato de que o corpo 30 compreende por outro lado um muro periférico 37, de preferência de forma anular, saliente em relação à segunda face 32 do corpo e que enquadra as saídas 33b dos condutos de alimentação em comburente.

[0071] O muro é formado de uma só peça mas podería também ser constituído por uma pluralidade de flanges unidos ou não. Sua função é assegurar o confinamento do comburente dentro da zona de escapamento do combustível.

[0072] As figuras 7a e 7b são vistas de cima dos dispositivos, os traços contínuos correspondem à face visível 32 de combustão, enquanto que os traços descontínuos correspondem à face oposta 31. É visto que os condutos de alimentação em comburente 33 de forma cilíndrica apresentam entradas 33a e saídas 33b de seções idênticas em forma e em dimensão.

[0073] Os dispositivos de combustão 3 a e 3b se distinguem em contrapartida pela inclinação dos condutos de alimentação 33 em comburente em relação ao conduto central de combustível 34.

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 20/29

13/16 [0074] Para um dispositivo de combustão 3a (figura 7a), as entradas 33a assim como as saídas 33b são dispostas de maneira circular em torno do conduto central 34, e são respectivamente dispostas de acordo com círculos (referência Ca em traços descontínuos) de diâmetros idênticos ao nível da face traseira 31, e respectivamente da face dianteira 32 de combustão.

[0075] Além disso, os condutos 33 apresentam eixos inclinados em relação ao eixo Y do conduto central 34 de modo que as entradas 33a e as saídas 33b não são exatamente confrontantes. Essa inclinação assegura que se obtenha na saída da face de combustão 32 uma corrente de ar rotativa e de forma simétrica em torno do eixo Y.

[0076] Finalmente, o muro 37 canaliza o ar que sai dos condutos 33 para escapar sob a forma de um turbilhão cilíndrico.

[0077] O dispositivo 3a permite por sua configuração gerar uma chama longa e estável.

[0078] Para o dispositivo de combustão 3b (figura 7b), os condutos de alimentação 33 também são inclinados em relação ao eixo Y, mas as entradas 33a dos condutos de alimentação em comburente 33 são dispostas de maneira circular de acordo com um círculo (referência Cb em traços descontínuos) de diâmetro superior ao círculo (referência Ca em traços descontínuos) que as saídas 33b seguem.

[0079] Essa disposição dos condutos 33 gera ao nível da face 32 um turbilhão de ar rotativo em tomo do eixo Y que apresenta uma forma comprimida na base ao nível da face 32 para se alargar quando se afasta da face 32, na maneira de um vórtice de ciclone.

[0080] O dispositivo 3b permite por sua configuração gerar uma chama mais forte mas menos estável do que aquela do outro dispositivo 3a.

[0081] Quando os dispositivos de combustão 3a e 3b são dispostos de maneira substancialmente alongada para constituir o queimador substancialmente paralelepipédico da figura 1, eles são por exemplo em número de três.

[0082] Vantajosamente, dispõe-se um dispositivo 3a de turbilhão de ar cilíndrico

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 21/29

14/16 no centro de dois dispositivos 3b de turbilhão de ar ciclônico. De fato, depois do acendimento dos queimadores com o auxílio por exemplo de uma vela, o queimador 3a que apresenta uma chama mole mas estável assegura continuamente o acendimento dos dispositivos 3b que têm tendência a se apagar nos regimes críticos de baixas temperatura e pressão (notadamente entre 300 e 500°C com uma pressão da ordem de 100 mmCA) e de altas temperatura e pressão (notadamente 1700°C e entre 500 e 600 mmCA).

[0083] Em um queimador anular da figura 4, os dispositivos de combustão 3a e 3b são por exemplo em número de uma dezena e colocados em alternância de maneira circular (figura 5).

[0084] A temperatura dos gases de combustão fornecidos pelo queimador da invenção vai até 1700°C. A velocidade dos gases de combustão é adaptada de acordo com o regime de combustão desejado a partir das proporções da mistura comburente-combustível e das vazões impostas de alimentação.

[0085] Agora será finalmente descrita a alimentação do queimador com comburente e com combustível e seu resfriamento quando ele está alojado dentro do dispositivo ao qual ele está destinado.

[0086] A figura 8 ilustra uma vista parcial em corte de uma instalação de formação de fibras de lã de rocha de forma padrão que compreende um dispositivo de estiramento 10 das fibras por centrifugação externa.

[0087] O dispositivo de estiramento 10 compreende rodas de centrifugação das quais uma em referência 12 está visível na figura 8. Essa roda é movida por uma árvore rotativa 13. Ela compreende em torno dela, em especial em uma circunferência de 120 a 300° um lábio de estiramento 14 a partir do qual são insuflados os gases de estiramento.

[0088] A instalação compreende uma pluralidade de queimadores 1 de acordo com a invenção que correspondem àquela da figura 3 e dos quais um só está visível na vista em corte da figura 8. Os queimadores são por exemplo em número de três repartidos em tomo da roda 12 de maneira a alimentar com gases quentes todo o lábio de estiramento 14. De preferência, os queimadores serão repartidos em torno

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 22/29

15/16 pelo menos da roda que gera, em uma instalação padrão, o máximo de matéria não transformada em fibras.

[0089] O queimador é vantajosamente alojado dentro do espaço livre, cuja altura não excede 5 cm, fornecido entre a parede da árvore rotativa 13 e o cárter do dispositivo.

[0090] Os gases de combustão que escapam do queimador 1 são emitidos perpendicularmente ao plano de rotação da roda 12, de acordo com a direção P. A matéria fundida a transformar em fibras é vertida sobre a faixa periférica da roda, se solta dela pela rotação da roda e é estirada graças às correntes gasosas que escapam do queimador 1 e do lábio de estiramento 14.

[0091] A figura 9 ilustra a outra forma anular de queimador 1 de acordo com a invenção para o processo por centrifugação interna. O dispositivo de formação de fibras 11 compreende um centrifugador 15, chamado também de prato de formação de fibras, no qual é vertida a matéria fundida a transformar em fibras. Pela força centrífuga dada ao prato, a matéria escapa sob a forma de filamentos através de orifícios com os quais é dotada a parede periférica do prato. Os filamentos são por sua vez estirados sob a forma de fibras com o auxílio dos gases de um queimador anular 1, tal como aquele da figura 4, que são dirigidos substancialmente tangencialmente de acordo com P1 à direção dos filamentos.

[0092] O queimador 1 para cada uma das instalações das figuras 8 e 9 é disposto dentro de um espaço fechado 4 que é alimentado com ar sob pressão para fornecer vantajosamente comburente para os dispositivos 3a e 3b e fornecer o resfriamento para as paredes do queimador.

[0093] O espaço 4 é constituído por um invólucro hermético 40, por exemplo feito de metal, delimitado em especial na figura 8 pela chapa metálica do cárter e pela parede da árvore 13. O invólucro é provido de pelo menos uma entrada 41 de alimentação com ar.

[0094] Tubos de alimentação 42 com combustível tal como gás para os dispositivos de combustão 3a e 3b atravessam de maneira estanque o invólucro 40 e são conectados aos condutos de alimentação 34.

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 23/29

16/16 [0095] De maneira preferida, os condutos de alimentação 33 com comburente dos dispositivos de combustão são portanto diretamente alimentados pelo ar sob pressão que se encontra dentro do espaço 4.

[0096] Finalmente, o ar que enche o espaço 4 se precipita através dos orifícios 26 situados nas paredes do queimador para seu resfriamento como já explicado precedentemente.

[0097] Assim, o queimador da invenção permite qualquer que seja sua destinação e em um pequeno volume, uma combustão completa dentro de sua câmara de combustão e um resfriamento de suas paredes graças, à pluralidade dos dispositivos de combustão dos quais pelo menos uma combinação de cada variante é utilizada, ao pequeno tamanho dos dispositivos de combustão, assim como à perfuração e ao perfil adaptado das paredes do queimador.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Queimador de combustão interna (1) que compreende uma câmara de combustão (2) alimentada em combustível e em comburente, a câmara compreendendo um invólucro (20) provido de uma primeira extremidade (21) fechada e de uma segunda extremidade oposta de escapamento (22) aberta pela qual se escapam os gases de combustão, o invólucro (20) apresentando pelo menos duas paredes opostas (24, 25) que ligam as duas extremidades (21, 22), caracterizado pelo fato de que o queimador compreende dentro da câmara (2) e ao nível da primeira extremidade fechada (21), pelo menos dois dispositivos de combustão (3a, 3b) alimentados em comburente e em combustível que são distintos em configuração de maneira a gerar respectivamente dois tipos distintos de chamas, e pelo fato de que ele é dotado de um sistema de resfriamento de suas paredes (24, 25) por introdução de um gás de resfriamento ao longo de suas paredes.
2. Queimador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de resfriamento é adaptado para gerar uma cortina de gás de resfriamento que isola as faces internas das paredes (24, 25) das ditas chamas.
3. Queimador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de resfriamento compreende um grande número de orifícios (26) que atravessam as paredes (24, 25) e pelos quais ar é destinado a se precipitar, e lamelas de deflexão (28) internas à câmara de combustão (2) e que formam cada uma delas, por um lado, uma cavidade (29) que está em frente a vários orifícios (26) e que é destinada a receber o ar em proveniência dos ditos orifícios, e por outro lado, uma fenda de guia (29a) que é destinada a conduzir o ar da cavidade para o interior da câmara (2).
4. Queimador de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as paredes (24, 25) da câmara apresentam em sua face externa (24a, 25a), no exterior da câmara de combustão, uma pluralidade de degraus (27) que se estendem de acordo com a menor extensão da parede e ao nível dos quais são dispostos os orifícios transpassantes (26).
5. Queimador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 25/29

2/4 que são dispostos entre os degraus (27), patamares (27a) que apresentam uma configuração em espinha e cuja obliqüidade está na direção da extremidade de escapamento (22) do queimador.
6. Queimador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as lamelas de deflexão (28) apresentam uma orientação adaptada de modo que o ar proveniente das fendas de guia (29a) apresenta um fluxo direcional substancialmente paralelo às faces internas (24b, 25b) das paredes (24, 25) da câmara em frente à combustão.
7. Queimador de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que cada dispositivo de combustão (3a, 3b) compreende um corpo (30) que apresenta uma primeira face (31) e uma segunda face (32) oposta à primeira e em frente à combustão, o corpo (30) sendo atravessado em sua espessura e de uma face à outra por vários condutos de alimentação em comburente (33) e por um conduto de alimentação em combustível (34) de eixo (Y) perpendicular às faces (31, 32) do corpo, o conduto de alimentação em combustível (34) sendo disposto de maneira central em frente aos condutos de alimentação em comburente (33) e compreendendo um prolongamento (35) que é saliente em relação à segunda face (32) do corpo e aos condutos de alimentação em comburente (33), a parte saliente sendo provida de uma pluralidade de orifícios (36).
8. Queimador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o corpo (30) compreende um muro periférico (37) que é saliente em relação à segunda face (32) do corpo de maneira a enquadrar em parte ou totalmente as saídas (33b) dos condutos de alimentação em comburente.
9. Queimador de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que para um dos dispositivos de combustão (3a), os condutos (33) são inclinados em relação ao eixo Y do conduto central (34) e cada conduto de alimentação em comburente (33) compreende uma entrada (33a) ao nível da primeira face do corpo do dispositivo e uma saída (33b) que desemboca ao nível da superfície da segunda face (32) do corpo do dispositivo, as entradas (33a) e as

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 26/29

3/4 saídas (33b) dos condutos sendo dispostas de acordo com círculos de diâmetro idêntico em tomo do conduto de alimentação em comburente (34).
10. Queimador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que para um dos dispositivos de combustão (3b), os condutos de alimentação em comburente (33) são inclinados em relação ao eixo (Y) do conduto central de alimentação em combustível (34), e cada conduto (33) compreende uma entrada (33a) ao nível da primeira face do corpo do dispositivo e uma saída (33b) que desemboca ao nível da superfície da segunda face (32) do corpo do dispositivo, as entradas (33a) e as saídas (33b) dos condutos sendo dispostas de acordo com círculos de diâmetro diferente em torno do conduto de alimentação em comburente (34), o círculo formado pelas saídas (33b) sendo de diâmetro menor.
11. Queimador de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de combustão (3a, 3b) são dispostos de maneira substancialmente linear para um invólucro (20) de queimador que tem uma forma substancialmente paralelepipédica, ou são dispostos de maneira circular para um invólucro (20) de queimador que tem uma forma anular.
12. Queimador de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o comburente é formado por ar sob pressão, enquanto que o combustível é constituído por um gás ou por uma mistura de gás.
13. Queimador de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as paredes (24, 25) são espaçadas de no máximo 5 cm.
14. Queimador de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o invólucro (20) é metálico.
15. Instalação de formação de fibras, caracterizada pelo fato de que ela é equipada com um ou vários queimadores de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes.
16. Instalação de formação de fibras de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a instalação de formação de fibras é uma instalação

Petição 870180167275, de 24/12/2018, pág. 27/29

ΑΙΑ de formação de fibras de lã mineral, em especial de rocha ou de vidro.
17. Instalação de formação de fibras de acordo com a reivindicação 15 ou

16, caracterizada pelo fato de que o queimador é disposto dentro de um espaço fechado (4) constituído por um invólucro hermético (40) que compreende pelo menos uma entrada de alimentação de ar sob pressão (41) e é atravessado por tubos de alimentação em combustível (42) conectados aos dispositivos de combustão (3a, 3b).
18. Processo de fabricação de lã mineral por um dispositivo de centrifugação externa ou interna, em especial de forma padrão, caracterizado pelo fato de que ele utiliza pelo menos um queimador (1) de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 14.
19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que é produzido no interior do queimador um primeiro tipo de chama instável em certos regimes, e um segundo tipo de chama que assegura um acendimento permanente do primeiro tipo de chama.
20. Processo de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que é fornecido um gás de resfriamento constituído por ar sob pressão para resfriar as paredes do queimador.