PT2255142E - Método para cozer produtos cerâmicos e forno para os mesmos - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "Método para cozer produtos cerâmicos e forno para os mesmos"

Campo técnico 0 invento refere-se a um método para cozer produtos cerâmicos, assim como um forno cerâmico capaz de actuar o método.

Arte anterior

Tal como é sabido, os fornos para produtos cerâmicos podem ser subdivididos substancialmente em duas categorias gerais: fornos de túnel e fornos intermitentes.

Os fornos de túnel são especialmente adequados para cozer lajes e ladrilhos cerâmicos e compreendem resumidamente uma estrutura de túnel comprida, revestida com material refractário, ao longo da qual os produtos a serem cozidos são avançados a bordo de vagões de propulsão automática ou em rolos de suporte rotativos. 0 túnel está provido de sistemas de regulação de calor que permitem que o forno seja subdividido de modo longitudinal numa pluralidade de secções sucessivas em temperaturas diferentes, de tal modo que durante o avanço os produtos cerâmicos sejam sujeitos a todas as etapas do ciclo de cozedura. 0 ciclo de cozedura compreende tanto as fases de aquecimento como de arrefecimento, mais ou menos rápidas, e é em geral representado por um diagrama que se refere às temperaturas das várias secções do forno com a sua posição longitudinal no interior do forno.

De modo diferente, os fornos intermitentes compreendem usualmente uma única câmara de cozedura, delimitada por paredes revestidas em material refractário, no interior da qual os produtos a serem cozidos permanecem imóveis. 2 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ

Os fornos intermitentes são especialmente utilizados para cozer produtos de grandes dimensões e/ou produtos que têm formas complexas, possivelmente com paredes de espessura variável, entre os quais por exemplo os artigos sanitários tais como pedestais para retretes, lavatórios e banheiras, mas também recipientes para cozinha, isoladores cerâmicos para isolar condutas para linhas eléctricas de alta tensão ou tubos cerâmicos para condutas de esgoto e semelhantes. 0 ciclo de cozedura em fornos intermitentes é obtido através de uma variação progressiva na temperatura no interior da única câmara de cozedura, e é assim representado de modo geral por um diagrama que se refere à temperatura do forno durante o tempo que os produtos passam no interior do mesmo.

Em particular, o ciclo de cozedura compreende normalmente três fases sucessivas, incluindo uma primeira fase de aquecimento uniforme até às temperaturas de cerca de 1200-1300°C, uma fase intermédia a uma temperatura constante, e uma fase final de arrefecimento para fazer os produtos voltarem à temperatura ambiente. A fase de arrefecimento está dividida numa primeira fase de arrefecimento rápido, durante a qual os produtos são rapidamente levados para uma temperatura de cerca de 600°C, seguida de uma fase de arrefecimento lento até se atingir a temperatura ambiente. A fase do arrefecimento lento permite que os produtos acabados fiquem livres de defeitos e/ou tensões residuais que, de outro modo, poderiam gerar fissuras finas, fissuras maiores e, por vezes, na realidade rotura. A regulação adequada das fases do arrefecimento rápido e lento permitem ainda que o material cerâmico assuma estruturas quimicas/fisicas diferentes das quais dependem as propriedades mecânicas do produto acabado. A regulação da temperatura na câmara de cozedura é em geral obtida por meio de uma pluralidade de queimadores sem chama, os quais estão instalados em posições adequadas nas 3 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ paredes laterais e/ou nas paredes arqueadas e nas paredes de fundo do forno, a partir de onde estão virados directamente para o interior da câmara de cozedura. Cada queimador está associado a uma conduta de fornecimento de combustível, tipicamente gás metano, e uma conduta de fornecimento de comburente, tipicamente ar a partir do exterior à temperatura ambiente, que se abre na proximidade da superfície interna da parede de forno, para disparar uma chama que se desenvolve livremente na câmara de cozedura.

Estão associados às condutas de fornecimento meios de válvula relativos, meios de válvula esses que regulam o caudal do combustível e do comburente, de modo a regular a intensidade da chama e assim o calor gerado.

De modo diferente dos fornos de túnel, nos quais a duração global do ciclo de cozedura depende da velocidade de avanço dos produtos no forno, isto é, o tempo gasto nas várias secções do forno, é óbvio que a duração global do ciclo de cozedura num forno intermitente depende da rapidez com a qual a temperatura no interior da única câmara de cozedura do forno muda. Os fornos cerâmicos intermitentes exibem contudo um nível bastante alto de inércia térmica que influência consideravelmente o gradiente de temperatura no interior da câmara de cozedura.

Em particular, a inércia térmica tem um efeito negativo, especialmente durante as fases de arrefecimento rápido, durante as quais os produtos cerâmicos podem ser arrefecidos mais rapidamente do que aquilo que acontece normalmente, sem que isto provoque qualquer defeito no produto final, mas a duração da qual é na realidade maior do que é necessário, precisamente devido à inércia térmica inevitável do forno.

Pelo menos para resolver parcialmente este problema foi introduzido ar dentro do forno, através das condutas de fornecimento dos queimadores extintos, de modo a dissipar por convecção uma parte do calor interno e arrefecer mais rapidamente os produtos cerâmicos, reduzindo a duração global do ciclo de cozedura. 4

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Este método não se aplica no entanto a todos os tipos de queimadores utilizados nos fornos cerâmicos intermitentes.

Em particular, a arte anterior compreende queimadores sem chama que incorporam um permutador de calor, no qual o ar comburente é pré-aquecido por um escoamento de ar e fumos de combustão quentes que saem do forno, a temperatura dos quais coincide basicamente com a temperatura na câmara de cozedura. 0 escoamento dos qases quentes move-se ao lonqo de uma conduta de saida de escoamento proporcionada no corpo de queimador, conduta de saida de escoamento essa que abre para dentro do forno e atravessa o permutador de calor.

Quando a chama é acesa, o pré-aquecimento do ar comburente permite uma maior eficiência e um desempenho global do forno, reduzindo assim o consumo de combustível.

Quando a chama é extinguida, não é possível fornecer um ar de arrefecimento arrastado a partir da conduta de fornecimento destes queimadores, tal como seria em qualquer dos casos aquecido pelos gases quentes que atravessam o permutador de calor, e assim atingiriam a câmara de cozedura a uma temperatura demasiado alta para poderem arrefecer com eficácia os produtos ali contidos, e adicionar-se-ia à duração global do ciclo de cozedura. 0 Documento Dl: EP 0 866 296 mostra um forno, para produtos cerâmicos, que tem meios de transporte para os produtos a serem tratados. Os produtos são tratados dentro do volume interno aquecido do forno, sendo o calor proporcionado por uma pluralidade de queimadores dispostos de modo adequado por cima e por baixo dos meios de transporte dos produtos cerâmicos. Cada queimador tem um deflector disposto ao longo do percurso da chama, de modo que a chama é difundida numa direcção pretendida. Numa concretização descrita, o deflector pode ser utilizado para transportar ar frio. 0 Documento D2: EP 1 217 299 mostra um forno que tem pelo menos dois misturadores reciprocamente opostos de combustível e ar comburente e que podem ser operados, de modo alternativo, ao activar dois modos de operação diferentes. Num primeiro modo de operação, o ar externo entra no sistema através de uma linha adequada e, por meio de um desviador, escoa-se para dentro de um 5

ΕΡ 2 255 142/PT primeiro misturador onde é alimentado com o combustível para aquecer o forno. Parte do ar que sai do forno através de uma conduta do misturador oposto é recirculado e volta para dentro do forno, sendo utilizado também para aquecer o regenerador cerâmico. A outra parte sai do sistema através de um percurso adequado.

No segundo modo de operação, o ar externo entra no sistema e, por meio do mesmo desviador e uma linha adequada, escoa-se para dentro do misturador oposto onde é alimentado com o combustível para aquecer o forno. Parte do ar que sai do forno através da conduta do primeiro misturador é recirculado e volta para dentro do forno, sendo utilizado também para aquecer o regenerador cerâmico. A outra parte sai do sistema.

Descrição do invento

Um objectivo do presente invento consiste em reduzir o tempo necessário para completar o ciclo de cozedura num forno cerâmico intermitente provido de queimadores deste tipo, ao intervir em particular no tempo de arrefecimento rápido.

Um outro objectivo do invento consiste em alcançar o objectivo acima mencionado com uma solução simples, racional e relativamente pouco dispendiosa.

Estes objectivos são conseguidos pelas características do invento reportadas nas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes delineiam aspectos preferidos e/ou particularmente vantajosos do invento.

Em particular é proporcionado um dispositivo para cozer produtos no interior de um forno cerâmico, no qual o forno compreende pelo menos um queimador provido de uma conduta de fornecimento de comburente, uma conduta de saída de escoamento de gás quente a partir do forno, e um permutador de calor para operar uma troca de calor entre os fluidos que se escoam através da conduta de fornecimento e a conduta de saída de escoamento. 6

ΕΡ 2 255 142/PT Ο método do invento compreende o arrefecimento dos produtos por meio da introdução de um fluido de arrefecimento dentro do forno através da conduta de saída de escoamento do pelo menos um queimador quando o queimador está desliqado.

Graças à solução, o fluido de arrefecimento escoa-se através da conduta de saída de escoamento num sentido de contra-corrente, isto é, num sentido oposto em relação ao sentido normal dos gases quentes, impedindo que os mesmos atravessem o permutador de calor. 0 fluido de arrefecimento alcança assim a câmara de cozedura sem experimentar qualquer aquecimento no permutador de calor, obtendo assim um arrefecimento rápido para os produtos e uma redução eficaz da duração global do ciclo de cozedura.

Através do termo "fluido de arrefecimento" é feita em geral referência a qualquer fluido que se encontra a uma temperatura inferior em relação à câmara de cozedura. 0 método do invento inclui de preferência a utilização de ar a partir do exterior, por exemplo, à temperatura ambiente.

Num aspecto preferido do invento, durante uma fase de arrefecimento, o método inclui simultaneamente o fornecimento também do comburente, isto é, normalmente uma corrente de ar adicional à temperatura ambiente, através da conduta de fornecimento do queimador extinto. 0 comburente também não estará sujeito a qualquer aquecimento no permutador de calor, dado que o permutador de calor será atravessado por dois fluidos os quais estão substancialmente à mesma temperatura, e podem assim alcançar a câmara de cozedura a uma temperatura mais baixa em relação à temperatura do forno, permitindo assim uma dispersão eficiente do calor. 0 fornecimento simultâneo de duas correntes aumenta mais o caudal global do fluido de arrefecimento que é introduzido dentro da câmara de cozedura, obtendo-se assim uma maior dissipação do calor e um arrefecimento mais rápido do forno. 7

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Esta solução pode ser adoptada ao longo de todas as fases nas quais a velocidade de arrefecimento tenha de ser tão rápida quanto possível, em particular durante as fases de cozimento rápido, durante as quais não existe risco de danos para os produtos cerâmicos.

Numa concretização preferida do forno, a conduta de saída de escoamento do queimador está associada a meios de válvula, os quais colocam a conduta em comunicação com o ambiente exterior, e podem ser activados de modo a excluir a comunicação com o exterior de modo a ajustar a conduta de saída de escoamento em comunicação com meios de fornecimento de fluido de arrefecimento especiais e vice versa.

Neste contexto, durante o funcionamento normal do queimador, a câmara de cozedura encontra-se a uma temperatura mais elevada do que a temperatura atmosférica e os gases quentes ali presentes escoam-se espontaneamente a partir da conduta de saída de escoamento, a qual é mantida em comunicação com o exterior.

Durante as fases de arrefecimento com queimadores extintos, os meios de válvula são activados de modo a colocar a conduta de saída de escoamento em comunicação com os meios para fornecer o fluido de arrefecimento, o que força o fluido de arrefecimento a escoar-se na conduta de saída de escoamento até sair no interior da câmara de cozedura.

Numa concretização alternativa do forno, a conduta de saída de escoamento do queimador abre para a secção estreitada de um tubo de venturi, que é atravessado axialmente por um fluido de comando, tipicamente ar exterior à temperatura ambiente, o que gera na secção estreitada uma depressão necessária para aspirar os gases quentes a partir da câmara de cozedura.

Neste contexto, a injecção do fluido de arrefecimento dentro do forno é de preferência realizada ao desviar o fluido de comando no interior da conduta de saída de escoamento, em contra corrente em relação ao escoamento normal dos gases quentes. Este desvio pode ser obtido simplesmente ao impedir a saída de escoamento axial do fluido 8 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ de comando a partir do tubo de venturi, por exemplo, ao fechar uma válvula de retenção localizada a jusante do próprio tubo de venturi.

Deste modo, o fluido de comando é forçado a escoar-se a partir do tubo de venturi no interior da conduta de saida de escoamento, até alcançar a câmara de cozedura do forno. 0 invento torna ainda disponível um forno cerâmico intermitente capaz de actuar o método de cozedura acima delineado. 0 forno compreende pelo menos um queimador de chama, o qual está provido de pelo menos uma conduta de fornecimento de comburente, uma conduta de saída de escoamento de gás quente a partir do forno e um permutador de calor destinado a operar uma troca de calor entre os fluidos que correm através da conduta de fornecimento e a conduta de saída de escoamento; sendo proporcionados meios para fornecer uma corrente de um fluido de arrefecimento no forno através da conduta de saída de escoamento do queimador, num sentido de contra-corrente em relação à saída de escoamento normal dos gases quentes.

Tal como aqui mencionado acima, a conduta de saída de escoamento está de preferência associada aos meios de válvula, os quais estão destinados a coloca-lo em comunicação com o ambiente exterior, e podem ser activados de modo a excluir a comunicação com o exterior, colocando a conduta de saída de escoamento em comunicação com os meios de fornecimento de ar de arrefecimento e vice versa.

Graças a esta solução, ao activar os meios de válvula quando o queimador está desligado, o fluido de arrefecimento é forçado pelos meios de fornecimento a mover-se numa contra-corrente na conduta de saída de escoamento até alcançar a câmara de cozedura.

Numa concretização de construção diferente, a conduta de saída de escoamento do queimador abre na secção estreitada de um tubo de venturi, que se insere ao longo de uma conduta auxiliar destinada a ser seguida por um fluido de comando, de modo a criar nesta secção estreitada uma depressão destinada 9 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ a aspirar os gases quentes a partir do forno através da conduta de saída de escoamento.

Neste contexto, os meios de fornecimento de fluido de arrefecimento do invento compreendem meios para desviar o fluido de comando para dentro da conduta de saída de escoamento, de preferência meios de válvula destinados a fecharem selectivamente a conduta auxiliar a jusante do tubo de venturi.

Graças a esta solução, ao fechar os meios de válvula, o fluido de comando é forçado a correr através da conduta de saída de escoamento em contra-corrente até alcançar a câmara de cozedura, onde arrefece os produtos cerâmicos.

Outras características e vantagens do invento irão emergir a partir de uma leitura da descrição que se segue proporcionada por meio de exemplo não limitativo, com a ajuda das figuras ilustradas nas tabelas anexas dos desenhos.

Breve descrição dos desenhos A FIG. 1 é uma vista em secção de um forno cerâmico intermitente do invento.

As FIGS. 2 e 3 ilustram um diagrama planificado de um queimador sem chama montado no forno da FIG. 1, em duas fases do processo de cozedura.

As FIGS. 4 e 5 mostram um diagrama planificado diferente de um queimador sem chama montado no forno da FIG. 1, em duas fases do processo de cozedura.

Melhor forma para levar a cabo o invento 0 forno cerâmico intermitente 1 compreende uma única câmara de cozedura fechada 2, delimitada por paredes de material refractário, no interior da qual está localizada uma estrutura de suporte fixa 3, na qual os produtos cerâmicos 100 a serem cozidos assentam. No exemplo ilustrado, os produtos cerâmicos 100 são artigos sanitários, tais como por exemplo pedestais para retretes, lavatórios e banheiras, mas 10 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ ο forno 1 também pode ser utilizado para cozer outros artigos, tais como recipientes para cozinha, isoladores cerâmicos para isolar condutas para linhas eléctricas de alta tensão ou tubos cerâmicos para condutas de esgoto e semelhantes. 0 forno intermitente 1 também pode ser utilizado para cozer lajes ou ladrilhos cerâmicos, ladrilhos refractários ou outros produtos.

Os produtos cerâmicos 100 estão imóveis no forno intermitente 1 durante todo o ciclo de cozedura que é obtido graças a uma variação programada na temperatura na câmara de cozedura 2 como uma função dos tempos necessários. Numerosos queimadores sem chama 4 são apropriadamente dispostos nas paredes laterais do forno 1, queimadores 4 esses que se destinam a aquecer a câmara de cozedura 2 de tal modo a regular ali a temperatura. Uma chaminé 5 encontra-se localizada no tecto do forno 1, chaminé 5 através da qual os gases de cozedura quentes gerados pelas chamas dos queimadores 4 são descarregados para o exterior.

Em algumas aplicações, os queimadores 4 também podem ser ajustados no tecto e/ou na parede de fundo do forno 1.

Tal como ilustrado nas FIGS. 2 e 3, cada queimador 4 compreende uma camisa exterior 40 de uma forma substancialmente cilíndrica, que é inserida e bloqueada no interior de uma respectiva abertura na parede de forno 1. A extremidade frontal da camisa externa 40 está aberta na direcção da câmara de cozedura 2 e está localizada nivelada com a superfície interna da parede de forno, enquanto a extremidade posterior está fechada e projecta-se para o exterior. É proporcionada uma boca de saída 41 na via sobressaída posterior da camisa 40.

Um tubo cilíndrico 42 encontra-se montado de modo coaxial no interior da camisa externa 40, tubo 42 esse que tem um diâmetro mais pequeno do que o diâmetro da camisa 11 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ externa 40, de tal modo a definir com o mesmo uma conduta anular 43 que liga a câmara de cozedura 2 à boca de saida 41. O tubo cilíndrico 42 exibe uma via frontal troncónica, uma extremidade da qual se projecta ligeiramente para além do bordo da camisa externa 40, e aberta na direcção do interior da câmara de cozedura 2. A extremidade oposta do tubo cilíndrico 42 está fechada e projecta-se na parte posterior da camisa externa 40 que o contém. É proporcionada uma boca de entrada 44 na via sobressaída do tubo cilíndrico 42. Um tubo central 45 encontra-se acoplado de modo coaxial no tubo cilíndrico 42, tubo central 45 esse que tem um diâmetro mais pequeno do que o diâmetro do tubo cilíndrico 42, de tal modo a definir com o mesmo uma conduta anular 4 6 que coloca a boca de entrada 44 em comunicação com a câmara de cozedura 2. O tubo central 45 desenvolve-se a partir do fundo do tubo cilíndrico 42 até à via troncónica, onde é fechado por uma placa transversal 47. É proporcionada uma abertura de entrada central 48 no fundo do tubo cilíndrico 42, enquanto é proporcionada uma abertura de saída 49 no centro da placa transversal 47, abertura de saída 49 essa que coloca o tubo central 45 em comunicação com a via troncónica do tubo cilíndrico 42 e assim a câmara de cozedura 2. Deste modo, o tubo central 45 define uma conduta que liga a abertura de entrada 48 à câmara de cozedura 2.

Na concretização ilustrada das FIGS. 2 e 3, a boca de entrada 44 está ligada a uma linha de fornecimento 6 de ar comburente que é recolhido directamente a partir do exterior à temperatura ambiente, através de um compressor 61 destinado a forçar o mesmo em pressão no interior da conduta anular 46 e dali para a câmara de cozedura 2. A abertura de entrada 48 está ligada a uma linha de fornecimento de combustível 7, tipicamente gás metano. 12

ΕΡ 2 255 142/PT A linha de fornecimento 7 é interceptada por um regulador de caudal controlado de modo pneumático 70, o qual é pilotado automaticamente pela pressão do ar comburente na linha de fornecimento 6, e é calibrado de modo a proporcionar sempre um escoamento correcto de combustível como uma função do escoamento de ar.

Finalmente, a boca de saída 41 está ligada a uma linha de descarga 8, que abre directamente para o ambiente exterior através de uma chaminé (não ilustrada). A linha de descarga 8 é interceptada por uma primeira válvula 85, a qual pode ser activada de modo a abrir e fechar selectivamente a ligação da linha de descarga 8 com o ambiente exterior. A linha de descarga 8 encontra-se em comunicação, entre a boca de saída 41 e a primeira válvula 85, com a linha de fornecimento 6 através de uma conduta auxiliar 86. A conduta auxiliar 86 é interceptada por uma segunda válvula 87, a qual pode ser activada de modo a abrir e fechar selectivamente a comunicação entre a linha de fornecimento 6 e a linha de descarga 8. O ciclo de cozedura dos produtos 100 no forno intermitente 1 compreende em geral uma fase de aquecimento, durante a qual os queimadores são normalmente acesos, uma fase de manutenção a uma temperatura constante e uma fase subsequente de arrefecimento para devolver os produtos 100 à pressão atmosférica, durante a qual os queimadores 4 são normalmente extinguidos.

Tal como mencionado no preâmbulo relativamente a isto, a fase de arrefecimento é dividida numa fase inicial de arrefecimento rápido, durante a qual os produtos 100 são rapidamente levados para uma temperatura de cerca de 600°C, seguida de uma fase lenta de arrefecimento até aos 250-300°C, depois da qual uma nova fase de arrefecimento rápido começa, até à temperatura ambiente. 13 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ

Tal como ilustrado na FIG. 2, quando os queimadores 4 são acesos, a segunda válvula 87 é fechada e o ar comburente é fornecido pelo compressor 61, através da linha de fornecimento 6, no interior da conduta anular 46, onde se move para a via troncónica do tubo cilíndrico 42 que abre no interior da câmara de cozedura 2. 0 combustível é regulado pelo regulador de caudal 70 e fornecido através da linha de fornecimento 7 no interior do tubo central 45, no qual se escoa para a abertura de saída 49 proporcionada na placa transversal 47.

Deste modo, o combustível e o ar comburente misturam-se na via troncónica do tubo cilíndrico 42, onde acendem uma chama livre que se desenvolve no interior da câmara de cozedura 2. São instalados na placa transversal 47 meios especiais para acendimento, aqui não ilustrados pois são de tipo conhecido, o que permite que a chama seja acesa para ligar o queimador 4.

Durante as fases de aquecimento com a chama acesa, a primeira válvula 85 da linha de descarga 8 é aberta. A pressão do gás de combustão quente no interior da câmara de cozedura 2 é ligeiramente maior em relação à pressão atmosférica, de modo que uma corrente destes gases se escoa através da conduta anular 43 do queimador 4 desde a extremidade aberta da camisa cilíndrica 40 até à boca de saída 41, e a partir daqui escoa-se para dentro da linha de descarga 8 para o exterior, através da chaminé. Durante o atravessamento da conduta anular 43, os gases quentes batem externamente na parede lateral do tubo cilíndrico 42 no interior do qual o ar comburente se escoa em contra-corrente. A parede do tubo cilíndrico 42 é feita de um material bom condutor de calor, tipicamente um metal ou mais de preferência carborundum, permitindo a transferência de energia térmica entre os gases quentes que vêm da câmara de cozedura 2 e o ar comburente que vem do exterior. 14 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ A camisa externa 40 e ο tubo cilíndrico 42 são, na prática, um permutador de calor em contra-corrente.

De modo a melhorar a eficiência do permutador, a parede lateral do tubo cilíndrico 42 pode exibir afinação com o objectivo de aumentar a troca de calor. Os gases quentes estão substancialmente à mesma temperatura que a câmara de cozedura 2, de tal modo que o ar comburente aquece antes de se misturar com o combustível, melhorando a eficiência e o desempenho globais do forno intermitente 1 e reduzindo assim o consumo de combustível. Os gases quentes que saem a partir do forno 1 através da linha de descarga 8 e/ou da chaminé 5 podem ser fornecidos no interior de um segundo forno cerâmico intermitente (não ilustrado), distinto do descrito aqui, obtendo-se assim maior exploração do calor dos gases e uma poupança de energia global.

Tal como ilustrado na FIG. 3, para arrefecer os produtos 100, o escoamento de combustível a partir da linha de fornecimento 7 é interrompido, de modo a fazer com que a chama do queimador 4 seja desligada. O compressor 61 da linha de fornecimento 6 de modo a continuar a introduzir ar comburente dentro da câmara 2 do forno. O ar comburente encontra-se à temperatura ambiente, de tal modo que uma parte do calor presente na câmara interna 2 dissipa-se por convecção, operando uma acção suave de arrefecimento sobre os produtos cerâmicos 100. 0 ar comburente com efeito funciona como um fluido de arrefecimento durante esta fase.

De modo a acelerar o arrefecimento dos produtos 100, a primeira válvula 85 da linha de descarga 8 é fechada de modo a excluir a comunicação com o exterior e, ao mesmo tempo, a segunda válvula 87 é aberta de modo a colocar a linha de descarga 8 em comunicação com a linha de fornecimento 6 a jusante do compressor 61. 15 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ

Deste modo, ο ar bombeado pelo compressor 61 também se escoa em contra-corrente ao longo da linha de descarga 8, entra no queimador 4 e escoa-se através da conduta anular 43 desde a boca de saída 41 até à câmara de cozedura 2. A corrente de ar impede a saída de escoamento dos gases quentes a partir da câmara de cozedura 2 e assim esconde o funcionamento do permutador de calor definido pela camisa externa 40 e pelo tubo cilíndrico 42.

Por esta razão, o ar à temperatura ambiente que é bombeado pelo compressor 61 não está sujeito a qualquer aquecimento no permutador de calor, e quando abre para o forno 1, dissipa uma quantidade de calor maior, obtendo um arrefecimento mais rápido dos produtos cerâmicos 100 e, assim, uma duração global mais curta do ciclo de cozedura.

Esta solução pode ser adoptada com eficácia em todas as fases em que a velocidade de arrefecimento dos produtos 100 tem de ser a mais alta possível, em particular na fase de arrefecimento rápido inicial. É obviamente possível aumentar a velocidade do compressor 61 de modo a aumentar o escoamento de ar de arrefecimento que é introduzido dentro da câmara 2 do forno.

As fases descritas são de preferência geridas por meios de controlo programáveis, os quais são capazes de controlar de modo automático não apenas os grupos de válvulas 85 e 87 como também os meios de fornecimento do combustível e todos os outros órgãos de operação envolvidos no funcionamento do forno 1.

Na concretização alternativa ilustrada nas FIGS. 4 e 5, a boca de entrada 4 4 é ligada a uma linha de fornecimento 6 de ar comburente que é directamente recolhido a partir do exterior à temperatura ambiente, através de um compressor que não está ilustrado. A linha de fornecimento 6 é interceptada por um grupo de válvulas activadas de modo automático 60, que permite que a 16 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ linha de fornecimento 6 seja aberta e fechada e para regular o escoamento de ar comburente que é fornecido ao queimador 4. A abertura de entrada 48 está ligada a uma linha de fornecimento 7 do combustível que, tal como na concretização precedente, compreende um regulador de caudal controlado de modo pneumático 70, pilotado automaticamente pela pressão de ar comburente na linha de fornecimento 6. A boca de saída 41 é finalmente ligada a uma linha de descarga 8 que abre na secção estreitada de um tubo de venturi 80. O tubo de venturi 80 é inserido axialmente ao longo de uma linha auxiliar 81 na qual um fluido de comando pressurizado se escoa, de preferência uma corrente de ar que é directamente recolhida a partir do exterior à temperatura ambiente.

Ao escoar-se axialmente desde a entrada 82 até à saída 8 3 do tubo de venturi 80, o fluido de comando cria uma depressão na secção estreitada que permite que os gases quentes presentes na câmara de cozedura 2 sejam aspirados, através da conduta anular 43, da boca de saída 41 e da linha de descarga 8. A jusante do tubo de venturi 80 em relação ao sentido de escoamento de fluido de comando, a linha auxiliar 81 é interceptada por um grupo de válvulas activadas de modo automático 84, que permitem que a linha auxiliar 81 seja aberta e fechada. Tal como ilustrado na FIG. 4, quando os queimadores 4 são ligados, o grupo de válvulas 60 é aberto e o ar comburente é fornecido através da linha de fornecimento 6 no interior da conduta anular 46, onde se escoa para a via troncónica do tubo cilíndrico 42 que abre no interior da câmara de cozedura 2.

De modo similar ao caso precedente, o combustível é regulado pelo regulador de caudal 70 e fornecido através da linha de fornecimento 7 no interior do tubo central 45, no qual se escoa para a abertura de saída 49 proporcionada na placa transversal 47. 17 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ

Deste modo, ο combustível e ο ar comburente misturam-se na via troncónica do tubo cilíndrico 42, onde disparam uma chama livre que se desenvolve no interior da câmara de cozedura 2.

Durante as fases de aquecimento com a chama acesa, o grupo de válvulas 84 é aberto e a linha auxiliar 81 é atravessada em escoamento pelo fluido de comando, que cria, na secção estreitada do tubo de venturi 80, a depressão acima mencionada. Esta depressão aspira parte dos gases de combustão quentes presentes na câmara de cozedura 2, que se escoam através da conduta anular 43 do queimador 4 desde a extremidade aberta da camisa cilíndrica 40 até à boca de saída 41.

Os gases quentes escoam-se a partir da boca de saída 41 para dentro da linha de descarga 8 para cima até se misturarem com o fluido de comando no tubo de venturi 80, de modo a escoarem-se através da via a montante da linha auxiliar 81, até à abertura para o exterior através de uma chaminé (não mostrada).

Durante o atravessamento da conduta anular 43, a energia térmica dos gases quentes que entra a partir da câmara de cozedura 2 é transferida pelo menos em parte para o ar comburente que vem a partir do exterior, graças à camisa externa 40 e ao tubo cilíndrico 42 que realizam um permutador de calor em contra corrente.

Também neste caso, os gases quentes que se escoam para fora da linha de descarga 8 e/ou a partir da chaminé 5 podem ser fornecidos a um segundo forno cerâmico, distinto do aqui descrito, de tal modo a aquecer o mesmo mais rapidamente e/ou pré-aquecer o comburente fornecido aos seus queimadores, obtendo uma poupança de energia global.

Tal como ilustrado na FIG. 5, de modo a arrefecer os produtos 100, o escoamento de combustível a partir da linha de fornecimento 7 é interrompido de modo a provocar a extinção da chama do queimador 4. 18

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Ao mesmo tempo, o grupo de válvulas 84 é activado de modo a fechar a linha auxiliar 81 a jusante do tubo de venturi 80, de tal modo que o fluido de comando não se escoa livremente para a chaminé.

Deste modo, o fluido de comando não pode escoar-se para fora de modo axial a partir do tubo de venturi 80, e é por conseguinte forçado a escoar-se em contra-corrente ao longo da linha de descarga 8, entra no queimador 4 e escoa-se ao longo da conduta anular 43 desde a boca de saida 41 até à câmara de cozedura 2. A corrente de fluido de comando impede a saida de escoamento dos gases quentes a partir da câmara de cozedura 2 e, assim, impede o funcionamento do permutador de calor que é definido pela camisa externa 40 e pelo tubo cilíndrico 42.

Por esta razão, o fluido de comando, que foi mencionado, é normalmente ar à temperatura ambiente, não é aquecido no permutador de calor e, quando abre para o forno 1, dissipa-se por convecção parte do calor presente na câmara de cozedura 2, obtendo-se um arrefecimento mais rápido dos produtos cerâmicos 100 e, assim, uma duração global mais curta do ciclo de cozedura.

Embora o fluido de comando seja fornecido no interior da câmara de cozedura 2, o comburente pode ser distribuído dentro do forno 1 através da linha de fornecimento 6, deixando o grupo de válvulas 60 aberto.

Deste modo, o fornecimento simultâneo de duas correntes de ar aumenta o caudal global do gás de arrefecimento que é injectado para dentro da câmara de cozedura 2, obtendo assim uma maior dissipação do calor e assim um arrefecimento mais rápido do forno.

Esta solução pode ser adoptada em toda a fase na qual a velocidade de arrefecimento dos produtos 100 pode ser a mais alta possível sem correr o risco de danos, em particular durante a fase de arrefecimento rápido dos produtos cerâmicos 100. 19 ΕΡ 2 255 142/ΡΤ

Contudo, durante as fases de arrefecimento lento, o grupo de válvulas 60 pode ser fechado de tal modo que os produtos sejam arrefecidos apenas pelo fluido de comando.

De preferência, as fases de cozedura aqui descritas acima são geridas por meios de controlo programáveis, os quais têm capacidade para comandar de modo automático não apenas o grupo de válvulas 60 e 84 como também os meios que fornecem o combustível e todos os outros órgãos de operação envolvidos no funcionamento do forno 1.

Lisboa, 2011-12-05

Claims (10)

1. ΕΡ 2 255 142/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Método para cozer produtos (100) num forno cerâmico (1), compreendendo o forno (1) pelo menos um queimador de chama (4), o qual está pelo menos provido de uma conduta de fornecimento (46, 6) do comburente, uma conduta de saida de escoamento (43, 8) dos gases quentes a partir do forno, e um permutador de calor (40, 42) de modo a operar uma troca de calor entre o fluido que se escoa através da conduta de fornecimento (46, 6) e a conduta de saida de escoamento (43, 8), caracterizado por os métodos compreenderem o arrefecimento dos produtos (100) por meio da injecção de um fluido de arrefecimento para dentro do forno, através da conduta de saida de escoamento (43, 8) do pelo menos um queimador (4), quando o queimador (4) não está em ignição.
2. 2 - Método da reivindicação 1, caracterizado por, durante a fase de injecção do fluido de arrefecimento, o método compreender um fornecimento de modo simultâneo do forno com comburente, através da conduta de fornecimento (46, 6) do pelo menos um queimador (4) que não está em ignição.
3. 3 - Método da reivindicação 1, caracterizado por a conduta de saida de escoamento (43, 8) estar associada aos meios de válvula (85, 87) que se destinam a colocar a conduta de saida de escoamento (43, 8) de modo selectivo em comunicação com o ambiente exterior ou com meios de fornecimento (61) que fornecem um fluido de arrefecimento, e por a fase de injecção de fluido de arrefecimento ser obtida ao activar os meios de válvula (85, 87) de modo a colocar a conduta de saida de escoamento (43, 8) em comunicação com os meios de fornecimento (61).
4. 4 - Método da reivindicação 3, caracterizado por a activação dos meios de válvula (85, 87) colocar a conduta de saida de escoamento (43, 48) em comunicação com meios de fornecimento (61) que se destinam ainda a fornecer o comburente à conduta de fornecimento (46, 6), sendo o fluido de arrefecimento e o comburente o mesmo fluido.
5. 5 - Método da reivindicação 1, caracterizado por a conduta de saida de escoamento (43, 8) do queimador (4) abrir ΕΡ 2 255 142/ΡΤ 2/3 na secção restrita de um tubo de venturi (80), que é axialmente atravessada em escoamento por um fluido de comando, que cria na secção estreitada uma depressão para aspirar os gases quentes a partir do forno (1), sendo a fase de injecção do fluido de arrefecimento obtida ao desviar o fluido de comando no interior da conduta de saida de escoamento (43, 8) do queimador (4).
6. 6 - Método da reivindicação 5, caracterizado por o desvio do fluido de comando ser obtido ao impedir que o fluido de comando se escoe para fora de modo axial a partir do tubo de venturi (80).
7. 7 - Forno cerâmico que compreende pelo menos um queimador de chama (4) que está provido de pelo menos uma conduta de fornecimento (46, 6) do comburente, uma conduta de saida de escoamento (43, 8) dos gases quentes a partir do forno, e um permutador de calor (40, 42) de modo a operar uma troca de calor entre o fluido que se escoa através da conduta de fornecimento (46, 6) e a conduta de saída de escoamento (43, 8), caracterizado por, na situação em que compreende meios (61, 80, 84) para fornecer um fluido de arrefecimento para dentro do forno através da conduta de saída de escoamento (43, 8) ou do pelo menos um queimador (4), a conduta de saída de escoamento (43, 8) estar associada a meios de válvula (85, 87) que se destinam a colocar a conduta de saída de escoamento (43, 8) selectivamente em comunicação com o ambiente exterior ou com os meios (61) para fornecer o fluido de arrefecimento.
8. 8 - Forno da reivindicação 7, caracterizado por os meios (61) para fornecerem o fluido de arrefecimento se destinarem ainda a fornecer o comburente para dentro da conduta de fornecimento (46, 6) , sendo o fluido de arrefecimento e o comburente o mesmo fluido.
9. 9 - Forno da reivindicação 7, caracterizado por a conduta de saída de escoamento (43, 8) abrir na secção estreitada de um tubo de venturi (80), que está inserido ao longo de uma conduta auxiliar (81) destinada a ser atravessada em escoamento por um fluido de comando, de modo a criar uma depressão na secção estreitada destinada a aspirar ΕΡ 2 255 142/ΡΤ 3/3 os gases quentes a partir do forno, compreendendo os meios de fornecimento de fluido de arrefecimento meios para desviar o fluido de comando no interior da conduta de saida de escoamento (43, 8).
10. 10 - Forno da reivindicação 9, caracterizado por os meios de desvio (84) compreenderem meios de válvula (84) destinados a fechar selectivamente a conduta auxiliar (81) a jusante do tubo de venturi (80). Lisboa, 2011-12-05