PT1491818E - Queimador de combustão catalítica em material poroso e recipiente equipado com um tal queimador - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "QUEIMADOR DE COMBUSTÃO CATALÍTICA EM MATERIAL POROSO E RECIPIENTE EQUIPADO COM UM TAL QUEIMADOR" A presente invenção refere-se a um queimador de combustão catalítica em material poroso, adaptado para cooperar com uma mecha destinada a trazer ao queimador uma composição combustível, a qual penetra nos poros do referido material poroso, comportando o referido queimador uma zona periférica, a qual suporta um catalisador e que rodeia uma zona central sem catalisador, a qual forma uma zona de vaporização, estando a zona periférica e a zona central situadas na parte superior do queimador.

Tais queimadores de combustão catalítica, descritos nomeadamente no pedido WO 99/63267, apresentam de maneira clássica uma superfície periférica de formato sensivelmente cilíndrico.

No entanto, o fabrico de queimadores dotados de uma tal superfície periférica de formato sensivelmente cilíndrico é relativamente delicado.

Com efeito, na ocasião da etapa de retirada do molde, numerosas peças têm de ser abandonadas por apresentarem determinadas zonas fragilizadas, nomeadamente ao nível da periferia do queimador.

Mesmo uma ligeira conicidade, da ordem de Io ou 2o, divergente na direcção ascendente, classicamente conferida à superfície periférica do queimador, não permite responder de maneira completamente satisfatória às dificuldades 2 encontradas quando se efectua a retirada do molde acima referida. 0 objecto da presente invenção é portanto remediar o inconveniente anteriormente referido dos queimadores conhecidos e propor um queimador do tipo previamente referido, cuja retirada do molde é facilitada e que apresenta além disso características funcionais aperfeiçoadas.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, esse queimador de combustão catalítica apresenta uma superfície periférica de formato troncónico, a qual se alarga na direcção ascendente.

Trata-se, bem entendido, de um formato troncónico nitidamente acentuado por contraste com a ligeira conicidade acima referida.

Assim, a estrutura troncónica permite uma retirada mais fácil do queimador para fora do molde, sem deterioração da superfície periférica do queimador.

Além disso, quando se efectuaram ensaios comparativos do funcionamento de um queimador de acordo com a invenção com os queimadores de estrutura cilíndrica da técnica anterior, a requerente pode medir a obtenção de melhores resultados em termos de eliminação de odores com um frasco de combustão catalítica dotado de um queimador de estrutura troncónica.

Com efeito, compreende-se que, para uma construção e para uma altura de queimador comparável, o queimador troncónico 3 de acordo com a invenção apresenta uma superfície periférica de intercâmbio de dimensão mais importante do que a de um queimador da técnica anterior, que apresente uma superfície periférica de formato sensivelmente cilíndrico.

No caso de um queimador de superfície periférica de formato sensivelmente cilíndrico, o ar que circula nas proximidades imediatas da superfície periférica do queimador aquece ao contacto com essa superfície e eleva-se verticalmente e paralelamente à referida superfície do queimador. Não se produz portanto senão um contacto ligeiro entre esse ar quente e a superfície periférica do queimador e isso mesmo no caso de se observar uma ligeira conicidade, da ordem dos Io ou 2o, que confere um desvio exterior muito ligeiro no sentido da altura de um tal queimador. As permutas térmicas e químicas entre a superfície periférica do queimador e o ar são portanto limitadas.

Pelo contrário, no caso de um queimador da mesma altura, mas que apresente uma superfície periférica de formato troncónico, o ar quente, que circula verticalmente na proximidade do queimador, entra mais fortemente em contacto com a superfície periférica troncónica do queimador, favorecendo assim as trocas térmicas e químicas e portanto a eliminação catalítica dos fumos e outros componente veiculados por esse ar quente, permitindo assim uma melhor limpeza do ar ambiente.

Além disso, sendo as permutas térmicas mais importantes quando se põe em funcionamento um queimador de acordo com a invenção, o ar situado nas proximidades do queimador, mais 4 fortemente aquecido, eleva-se mais rapidamente e gera, por consequência, correntes de convecção mais dinâmicas.

Observa-se portanto uma melhor convecção dos fluxos gasosos, tanto do ar como dos gases resultantes da vaporização da composição combustível, ao nível do ambiente imediato da superfície periférica de forma troncónica do queimador.

De preferência o semi-ângulo do topo da superfície periférica de formato troncónico do queimador está compreendido entre 10° e 40°, vantajosamente entre 15° e 25° e de preferência entre 18° e 23°.

De acordo com uma versão vantajosa da invenção, a superfície periférica de formato troncónico do queimador apresenta pelo menos um primeiro apoio sensivelmente periférico e dirigido para o interior e para baixo, destinado a aumentar o diâmetro entre uma parte inferior e uma parte superior do queimador.

Uma tal estrutura permite aumentar ainda mais a superfície de permuta entre o ar quente e o queimador e reforça o contacto entre o ar quente ascendente e pelo menos uma parte da superfície periférica do queimador e portanto as permutas térmicas e químicas.

Um segundo aspecto da invenção refere-se igualmente a um frasco de combustão catalítica, adaptado para conter uma composição combustível líquida e para receber, ao nível do seu gargalo, um queimador de combustão catalítica adaptado para cooperar com uma mecha, que se embebe na referida composição. 5

De acordo com a invenção, esse frasco está equipado com um queimador de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

Outras particularidades e vantagens da presente invenção aparecerão na descrição pormenorizada que se segue.

Nos desenhos anexos, fornecidos exclusivamente a titulo de exemplos não limitativos: a figura 1 é uma vista esquemática, em alçado, de um frasco equipado com um queimador de combustão catalítica de acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção; a figura 2 é uma vista esquemática ampliada, em corte axial, do queimador representado na figura 1; a figura 3 é uma vista do queimador representado na figura 2 e munido de uma manga; a figura 4 é uma vista semelhante à da figura 2, de uma segunda forma de realização de um queimador de acordo com a presente invenção e que comporta duas semi-vistas, as quais mostram duas variantes de posicionamento do primeiro apoio; e a figura 5 é uma vista semelhante à da figura 2, de uma terceira forma de realização do queimador de acordo com a presente invenção.

Os elementos comuns às figuras 1 a 5 são identificados por referências numéricas idênticas. 6

Na figura 1 representou-se um frasco de combustão catalítica 1 adaptado para conter uma composição combustível líquida 2 e para receber, na sua parte superior, um queimador de combustão catalítica 3 de acordo com a invenção.

Esse frasco 1 pode ser de qualquer formato e apresenta um gargalo 4 apto a receber o queimador de combustão catalítica 3. 0 queimador de combustão catalítica 3 é realizado num material poroso, apropriado e adaptado para resistir às temperaturas de pelo menos 400°C atingidas na zona que serve de suporte ao catalisador durante o funcionamento do queimador 3. Esse material pode ser, nomeadamente, um material cerâmico e ser preparado, por exemplo, a partir do caulino ou da cordierite. O queimador de combustão catalítica 3 está adaptado a cooperar com uma mecha 5 que se embebe na referida composição 2. Esta mecha 5 destina-se a trazer até ao queimador 3 a composição combustível 2, que penetra nos poros do material poroso. A composição combustível 2 é um líquido combustível apropriado, de acordo com a regulamentação em vigor e adaptado à combustão catalítica e à vaporização.

Esta composição combustível 2 pode ser nomeadamente um álcool, particularmente um álcool isopropílico e pode compreender ainda um material perfumado e/ou um material activo. 7 A mecha 5 é qualquer mecha conhecida, por exemplo uma mecha em alqodão. A mecha 5 pode igualmente ser uma mecha em matéria mineral, por exemplo, uma mecha em fibras minerais ou uma mecha de material poroso. 0 queimador de combustão catalítica 3 pode estar dotado, na sua parte inferior, de um suporte (não representado), que permite a sua introdução, seja directamente no gargalo 4 do frasco 1, seja no furo central de uma base (não representada), estando esta última adaptada para ser fixada ao nível do gargalo 4 do frasco 1.

Suportes e bases convenientes para a fixação no frasco 1, de um tal queimador 3, foram descritos nomeadamente no pedido WO 99/63267.

Conforme representado na figura 2, o queimador de combustão catalítica 3 apresenta uma estrutura cheia, assim como uma superfície periférica 3a de formato troncónico, a qual se dilata na direcção ascendente,

Esse queimador 3 comporta, ao nível da sua parte superior 3b, uma zona periférica 6, por exemplo de formato anular, a qual suporta um catalisador 7 e que rodeia uma zona central 8 sem catalisador, a qual forma a zona de vaporização. 0 catalisador 7 é por exemplo um metal pertencente ao grupo VIII da tabela de classificação periódica dos elementos. 0 semi-ângulo A do topo da superfície periférica 3a de formato troncónico está compreendido entre 10° e 40°, δ vantajosamente entre 15° e 25° e preferencialmente entre 18° e 23°. 0 queimador de combustão catalítica 3 da figura 2 pode ser combinado com uma manga 9 de maneira a formar um sistema de combustão catalítica, tal como o sistema de combustão catalítica 10 representado na figura 3. A manga 9 está disposta no prolongamento da parte inferior 3c do queimador 3. A manga 9 é igualmente realizada num material poroso, que pode ser nomeadamente um material cerâmico, por exemplo preparado a partir de caulino ou de cordierite.

Essa manga 9 com porta uma cavidade 11 sensivelmente axial, adaptada para encerrar a mecha 5, de tal maneira que a composição combustível 2 pode migrar dos poros da parte superior 9a da manga 9 para os poros da parte inferior 3c do queimador 3. A junção entre as partes inferiores 3c do queimador 3 e superior 9a da manga 9 deve ser tal que a migração da composição combustível 2 da manga 9 em direcção ao queimador 3 seja assegurada. Pode-se assim prever um encaixe mecânico e/ou uma montagem por meio de uma selagem porosa.

Pode-se igualmente prever realizar o sistema de combustão catalítica 10 numa só e única peça, que compreende o queimador 3 e a manga 9. 9

Na figura 4 representaram-se duas semi-vistas de um queimador de combustão catalitica 13 de acordo com uma segunda forma de realização da invenção.

Esse queimador 13 apresenta uma superfície periférica 13a de formato troncónico, a qual se dilata na direcção superior.

Cada uma das semi-vistas mostra que essa superfície periférica 13a apresenta pelo menos um primeiro apoio 14a, 14b sensivelmente periférico e dirigido na direcção da parte inferior do referido queimador 13.

Esse primeiro apoio 14a, 14b tem por efeito aumentar o diâmetro entre a parte inferior 13c e uma parte superior 13b do queimador 13.

Na semi-vista do lado esquerdo, o primeiro apoio 14a está colocado na parte sensivelmente média do queimador 13.

Na semi-vista da direita, o primeiro apoio 14b está colocado na parte inferior 13c do queimador 13. 0 primeiro apoio 14b pode, evidentemente, estar situado a um nível de altura diferente das representadas nas duas semi-vistas da figura 4.

Conforme representado na semi-vista da esquerda, o depósito do catalisador foi realizado até ao primeiro apoio 14a, que portanto separa a zona periférica 16, que suporta o catalisador 7, da parte inferior 13c do queimador 13, que não possui o catalisador, ao nível da superfície periférica 13a do queimador 13. 10

Pelo contrário, na semi-vista da direita, o primeiro apoio 14b não corresponde a uma zona de demarcação para a localização do catalisador 7 ao nível da superfície periférica 13 a do queimador 13. Esse primeiro apoio 14b está situado numa parte do queimador 13 que não comporta qualquer catalisador. 0 queimador 13 comporta, pelo menos ao nível da sua parte inferior 13c, uma cavidade 15 sensivelmente axial, aberta para baixo, adaptada para receber, em toda ou parte da sua altura, a extremidade superior 5a da mecha 5 destinada a levar ao queimador 13 a composição combustível 2.

Conforme se mostra na figura 4, a extremidade 5a da mecha 5 não preenche senão parcialmente o volume da cavidade 15 do queimador 13. É no entanto perfeitamente possível prever-se que essa extremidade 5a preencha de forma sensivelmente total a referida cavidade 15, como no caso do queimador 23 representado na figura 5.

Na representação da figura 4, a cavidade 15, que desemboca na extremidade inferior 3d do queimador 13, estende-se axialmente ao longo de uma grande parte da dimensão axial do queimador 13.

Esta cavidade 15 é fechada ao nível da parte superior 13b do queimador 13, por uma parede 17.

Conforme representado na figura 4 e de maneira clássica, o queimador 13 apresenta um gargalo anular 19 sensivelmente axial, que se estende desde a superfície superior 13e do queimador 13 na direcção inferior e que separa a zona 11 periférica 16 sensivelmente anular, a qual suporta o catalisador 7, da zona central 18 da parte superior 13b do queimador 13.

Esta estrutura particular da parte superior 13b de um tal queimador 13 munido de um gargalo anular 19 foi descrita, nomeadamente, na patente PE 0 277 875 BI em nome da requerente.

Na figura 5 representou-se um queimador de combustão catalítica de acordo com uma terceira forma de realização da invenção.

Como nas figuras anteriores, este queimador de combustão catalítica 23 apresenta uma superfície periférica 23a de formato troncónico, o qual se dilata na direcção superior. A parte superior 23b do queimador 23 comporta uma zona periférica anular 28, a qual suporta o catalisador 7 e que rodeia uma zona central 28 sem catalisador, bem como uma cavidade 25. A parte superior 25a da cavidade 25 comunica com a atmosfera por meio da presença de pelo menos um canal 29 aberto, colocado por exemplo na parte superior 23b do queimador 23.

Na presente figura 5, o canal 29 está situado no centro da zona central 28 e colocado numa posição sensivelmente axial. De qualquer modo, nada impede que se prevejam outras disposições para esse canal 29, em particular a disposição particular representada na figura 8 do documento WO 99/63267. 12

Esse canal 29 apresenta uma secção transversal mais estreita que a secção transversal da cavidade 25 do queimador 23, de maneira que a cavidade 25 é fechada, pelo menos parcialmente, ao nivel da parte superior 23b do queimador 23, por uma parede 27 situada na zona central 28. A superfície periférica 23a comporta um primeiro apoio 24 sensivelmente periférico, assim como um segundo apoio 30 sensivelmente periférico.

Cada um dos apoios 24, 30 separa uma parte do queimador 23, que lhe fica imediatamente superior e que apresenta um diâmetro maior, de um lado e doutro do queimador 23, que lhe é imediatamente inferior e que é de diâmetro mais reduzido.

Conforme representado na figura 5, esse primeiro apoio 24 separa, ao nível da superfície periférica 22a do queimador 23, a zona periférica anular 26, que suporta o catalisador 7 da parte inferior 23c do queimador 23, a qual não tem catalisador 7.

Uma tal disposição estrutural permite determinar com precisão a zona do queimador 23, na qual se deve depositar o catalisador 7.

Poder-se-ia ter previsto também a deposição do catalisador 7 até ao nível do segundo apoio 30.

Bem entendido que a presente invenção não está limitada às formas de realização do queimador, que acabam de ser descritas e podem-se acrescentar a essas diversas alterações e modificações, sem sair do domínio da invenção. 13

Pode-se, nomeadamente, combinar de qualquer maneira as diferentes caracteristicas estruturais dos queimadores acima descritos.

Pode-se, em particular, dotar os queimadores 13 e 23 representados nas fiquras 4 e 5 com uma manga, como seja a manga 9, representada na figura 3.

Pode-se igualmente prever um gargalo anular, tal como o gargalo anular 19 da figura 2, para separar as zonas periféricas anulares 6 e 26 das zonas centrais 8 e 28 dos queimadores 3 e 23, representados respectivamente nas figuras 2 e 3, por um lado e 5, por outro.

Da mesma forma, pode-se prever que a parte superior da cavidade 15 do queimador 13 da figura 4 esteja ligada à atmosfera por um canal, tal como o representado na figura 5 e que comporta a referência 29.

Pode-se igualmente dar às partes inferiores 3c, 13c e 23c dos queimadores 3, 13 e 23 qualquer formato apropriado, que facilite a sua colocação no lugar e a sua manutenção no gargalo 4 do frasco 1, seja ou não por meio de um suporte e/ou por meio ou não de uma base.

Lembra-se que os suportes e bases convenientes para a fixação no frasco 1, de um tal queimador 3, 13, 23, foram descritos, nomeadamente, no pedido WO 99/63267.

Lisboa, 16 de Outubro de 2006

Claims (8)

1 REIVINDICAÇÕES 1 - Queimador de combustão catalítica em material poroso adaptado para cooperar com uma mecha (5) destinada a trazer ao queimador (3, 13, 23) uma composição combustível (2) que penetra nos poros do dito material poroso, o dito queimador (3, 13, 23) comportando uma zona periférica (6, 16, 26) que suporta um catalisador (7) e que rodeia uma zona central (8, 18, 28) sem catalisador formando uma zona de vaporização, a zona periférica (6, 16, 26) e a zona central (8, 18, 28) estando situadas na parte superior (3b, 13b 23b) do queimador (3, 13, 23) caracterizado por o dito queimador (3, 13, 23) apresentar uma superfície periférica (3a, 13a, 23a) de forma troncónica que se alarqa em direcção à altura.

2 - Queimador segundo a reivindicação 1, caracterizado por o semi-ângulo A no vértice da superfície periférica (3a, 13a, 23a) de forma troncónica estar compreendido entre 10° e 40°, vantajosamente entre 15° e 25°, e de preferência entre 8o e 230.

3 - Queimador segundo a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a superfície periférica (13a, 23a) do queimador (13, 23) apresentar pelo menos um primeiro apoio (14a, 14b, 24) sensivelmente periférico e dirigido em direcção ao interior e em direcção à parte inferior para aumentar o diâmetro entre uma parte inferior e uma parte superior do queimador (13, 23) .

4 - Queimador segundo a reivindicação 3, caracterizado por o primeiro apoio (14a, 24) separar a zona periférica (16, 2 26) suportando o catalisador (7) da parte inferior (13c, 23c) do queimador (13, 23) desprovida de catalisador.

5 - Queimador segundo uma qualquer das reivindicações, 1 a 4 caracterizado por o queimador (13) comportar por outro lado uma garganta anular (19) sensivelmente axial que se estende após a superfície superior (13e) do queimador (13) e separando a zona periférica (16) da zona central (18).

6 - Queimador segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o queimador (13, 23) comportar, na sua parte inferior (13c, 23c) uma cavidade (15, 25) sensivelmente axial, aberta em direcção à parte de baixo, adaptada a receber, a toda a sua altura ou em parte desta, a extremidade superior (5a) da mecha (5), e fechada pelo menos parcialmente, ao nível da parte superior (13b, 23b) do queimador (13, 23) por uma parede (17, 27).

7 - Queimador segundo a reivindicação 6, caracterizado por a parte superior (25a) da cavidade (25) comunicar com a atmosfera pela presença de pelo menos um canal (29) aberto, realizado por exemplo na parte superior do (23b) do queimador (23).

8 - Recipiente de combustão catalítica adaptado para conter uma composição combustível líquida (2) e receber ao nível do seu gargalo (4) um queimador (3, 13, 23) de combustão catalítica adaptado a cooperar com uma mecha (5) mergulhada na dita composição (2) caracterizado por estar equipado de um queimador (3, 13, 23) segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 7. Lisboa, 16 de Outubro de 2006