PT714496E - Dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar numa fornalha - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO PARA MANOBRAR UM MECANISMO DE CONTROLO DO AR NUMA FORNALHA" A presente, invenção refere-se a uma fornalha, que contém um dispositivo destinado a manobrar um mecanismo de controlo do ar, uma chamada “fornalha de soda”, ou caldeira de soda para a combustão de lixívia residual vinda da produção de pasta de papel, na qual o ar de combustão é fornecido através de um certo número de canais de entrada de ar situados nas paredes da fornalha. Os canais comunicam com as chamadas “caixas de ar”, as quais são alimentadas com ar vindo do exterior. Cada um dos canais está ainda munido de um membro de controlo, a fim de se determinar o volume do ar que passa através do canal.

TÉCNICA ANTERIOR E PROBLEMA A finalidade do equipamento é regular a quantidade de ar de combustão que é fornecida à fornalha e, em virtude do chamado desentupimento (“poking”), manter os canais livres dos depósitos que se formam na boca dos canais. A quantidade de ar é regulada por um membro de controlo, muitas vezes com a forma de uma camisa, que regula a área do intervalo anular que se forma entre os lados interiores do canal de entrada de ar e a extremidade da camisa de controlo. A área do intervalo é modificada pela mudança da posição axial terminal da camisa de controlo em relação ao canal de entrada de ar.

Nas fornalhas de soda, durante o processo de combustão, formam-se depósitos sobre as paredes internas da fornalha. Os depósitos ameaçam bloquear os canais de entrada de ar, tendo como consequência a deterioração dos resultados da combustão. Para se removerem tais depósitos, é levado a efeito o chamado desentupimento (“poking") dos canais de entrada de ar, o qual é efectuado por meio da movimentação do membro de controlo para além da posição de regulação do ar, de modo que a sua extremidade penetra no canal de entrada do ar, pelo que os depósitos que se tiverem formado são retirados por fricção. A camisa de controlo é, muitas vezes, configurada de -2-

tal modo que o ar de combustão pode fluir intemamente através da camisa e para o t interior da fornalha, sempre que a camisa de controlo esteja na posição avançada de desentupimento, permitindo assim que a camisa seja arrefecida.

Nas construções anteriormente conhecidas, são utilizados êmbolos accionados por ar comprimido para se realizar o principal deslocamento axial do membro de controlo (camisa de controlo) em relação ao canal de entrada de ar. Um problema difícil registado com tais sistemas de ar comprimido é que a pressão da rede de ar comprimido varia frequentemente, por exemplo devido à condensação ou a outras causas. Na eventualidade de tais quedas indesejáveis da pressão, se por exemplo a pressão cair subitamente de 6 bares para 4 bares, pode suceder que a camisa de controlo, na operação de desentupimento, seja incapaz de passar através do canal, tendo como consequência o ficar presa e, apesar do arrefecimento por ar, ser queimada.

Simultaneamente, foi demonstrado que o movimento de desentupimento não é suficientemente poderoso para remover depósitos particularmente graves de uma maneira segura e fiável. A camisa de controlo necessita ainda de poder ser posicionalmente ajustada dentro da zona de regulação do ar, de modo que a camisa possa ser movimentada para lá da posição de regulação do ar estabelecida, em consequência do que a sua extremidade penetra no canal de entrada do ar e seja posteriormente devolvida com grande precisão à posição estabelecida de regulação do ar. Isto é particularmente importante no que se refere às caldeiras de soda, sempre que se deseje utilizar o chamado processo ROTAFIRE (ver SE-9102546-0), no qual, em virtude de um fornecimento de ar especialmente regulado, é criada uma rotação no plano horizontal dos gases de combustão, de modo que a lixívia residual injectada na câmara da fornalha é lançada contra as paredes da fornalha pela rotação dos gases, ao mesmo tempo que sofre uma secagem e uma pirólise.

Onde sejam utilizados cilindros de ar comprimido para a deslocação da camisa de controlo, é muitas vezes necessário um sistema auxiliar complicado e dispendioso, que tenha a função acima descrita, para o ajustamento posicionai regulador do ar. O problema da técnica anterior é aqui, por isso, fazer com que a camisa de controlo retome a sua posição estabelecida de regulação do ar, sem desvios, directamente a seguir a ter sido completado o movimento de desentupimento. -3-

L É

4J'I

Tais sistemas auxiliares são geralmente controlados por intermédio de um comutador de limitação, que pode funcionar electricamente, pneumaticamente ou mecanicamente e está descrito, por exemplo, nas descrições das patentes suecas SE-379 846 e SE-462 440.

OBJECTO DA INVENÇÃO O objecto da presente invenção é eliminar os problemas acima referidos por meio da produção de um dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar numa fornalha, dispositivo esse que é capaz de, com a força desejada e de uma maneira segura e fiável, executar um movimento de desentupimento destinado a remover depósitos que se tenham acumulado nos referidos canais de entrada de ar, e ao mesmo tempo obviar completamente à necessidade de sistemas auxiliares complicados e dispendiosos para o ajustamento posicionai do membro de controlo (isto é, da manga de controlo) de regulação do ar e faze-la retomar a sua posição preestabelecida, após ter completado um movimento de desentupimento. O objecto é também, em virtude de um ajustamento posicionai consideravelmente simplificado, facilitar o complicado controlo das mangas de controlo 5 com a utilização do processo ROTAFIRE acima referido.

SOLUÇÃO TÉCNICA O objecto acima indicado é atingido pelo facto de a invenção fornecer à fornalha um dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar de acordo com a subsequente Reivindicação 1.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será descrita abaixo com a ajuda de uma forma de realização ilustrativa e com referência aos desenhos seguintes, em que: A Fig. 1 mostra um alçado lateral de um mecanismo de controlo de entrada de ár de acordo com a invenção, A Fig.2 mostra uma vista em corte de um macaco de rosca accionado por um motor eléctrico, de acordo com uma forma de realização da invenção, A Fig.3 mostra um cone diagramático horizontal através de uma chamada “caldeira de soda”. -4- ί V.

DESCRIÇÃO DE UMA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA

Na Figura 1, o número de referência 1 indica , em termos gerais, um mecanismo de controlo do ar numa fornalha como seja, por exemplo, uma fornalha de soda. As paredes 2 da fornalha são constituídas por tubos arrefecidos a água soldados uns aos outros e que correm paralelamente, os quais são ou hermeticamente soldados entre si ou combinados com a ajuda de abas intermédias (não representadas) de modo a conseguir-, -se uma parede impermeável aos gases. Por meio da curvatura em direcções contrárias de dois tubos vizinhos, é criado espaço suficiente para um canal de entrada de ar, através do qual a fomalha é alimentada com ar de combustão na quantidade desejada. Um certo número de tais canais de entrada de ar (daqui em diante referidos como canais de ar) comunica com uma caixa de ar 4 situada no lado exterior da parede 2. Por sua vez a caixa de ar 4 está ligada a um tubo de alimentação (não representado), através do qual a caixa de ar 4 é alimentada com ar aquecido. A parede 2 está ainda coberta, no lado exterior, com material de isolamento (não representado na figura).

As caixas de ar 4 encontram-se situadas em diferentes níveis e ao longo de diferentes paredes da fomalha. As caixas de ar são ainda divididas em secções, em que cada secção alimenta um certo número de canais de ar 3 com ar de combustão. A mesma caixa de ar 4 pode, por exemplo, fornecer dois, quatro ou mais canais de ar 3.

Ligado a cada um dos canais de ar 3 encontra-se um membro de controlo 5 com a forma de uma camisa, daqui em diante referida como camisa de controlo 5. Deverá notar-se, no entanto, que o membro de controlo 5 pode também apresentar uma configuração diferente. A camisa de controlo 5 pode ser deslocada axialmente para a frente e para trás, de forma conhecida, para o ajustamento posicionai em relação a uma peça de moldura 6 que define o canal de ar 3. A área do corte perpendicular situada dentro da peça de moldura 6 do canal de ar 3 aumenta na direcção contrária à parede 2, isto é para a direita na Fig. 1. A quantidade de ar que é deixada fluir para dentro da fomalha é regulada pelo facto de a camisa de controlo 5, em resultado da deslocação axial acima descrita, variar a área do intervalo anular 7, que se forma entre os lados internos da peça de moldura 7 e a extremidade 10 da camisa de controlo 5. O deslocamento axial tem aqui lugar nas direcções da seta dupla 8. A camisa de controlo 5 está, além disso, disposta de forma a ser movimentada para além da posição -5- estabelecida para a regulação do ar, de modo que a sua extremidade 10 penetra no canal de ar 3 a fim de remover depósitos que se tenham acumulado no referido canal de ar. A este processo é dado o nome de “desentupimento” (“poking ") e é efectuado a intervalos regulares com a finalidade de manter os canais de ar 3 livres de depósitos que ameacem bloquear os canais de ar 3 de modo que a quantidade desejada de ar de combustão já não consiga eventualmente ser fornecida à fornalha. O desentupimento é por isso realizado pela camisa de controlo 5, que executa um movimento brusco para a frente até à posição indicada a tracejado 11 na figura, depois do que é retirada de volta à posição estabelecida de regulação do ar que fora obtida antes do desentupimento.

De acordo com a invenção, o membro de controlo 5 está ligado a um macaco de rosca mecânico 13 para a realização dos seus movimentos axiais, tanto para o ajustamento posicionai da regulação do ar como para a remoção dos depósitos por meio do desentupimento. O macaco de rosca 13 é aqui accionado por um motor eléctrico 14, cuja velocidade de rotação, tempo de funcionamento e direcção do movimento são controlados por uma unidade de controlo 15 que está ligada ao motor eléctrico 14 através de um elemento de cablagem 16, que se encontra bem protegido contra a sujidade ambiente e as elevadas temperaturas que se obtêm na vizinhança da fornalha. O macaco de rosca 13 será agora descrito mais em pormenor com referência, parcialmente à Fig. 1 e parcialmente à Fig. 2, a qual mostra uma vista em corte parcial do compartimento das engrenagens 18 do macaco de rosca 13, com o motor eléctrico 14 a ele ligado. O motor eléctrico 14 acciona aqui um eixo 19 montado no compartimento das engrenagens 18 em dois pontos de montagem 20, 21. Adicionalmente, uma rosca sem-fim 23 encontra-se configurada, integrada no eixo 19. Esta rosca sem-fim 23 está engrenada numa roda dentada 24 correspondente, que está intemamente engrenada num veio roscado de rosca trapezoidal 25 dirigido perpendicularmente ao eixo 19. O veio roscado 25 pode por isso ser deslocado axialmente (numa direcção perpendicular ao plano do papel na Fig. 2), de modo conhecido, sempre que a rosca sem-fim 23 seja rodada com a ajuda do motor eléctrico 14. O macaco de rosca 13 está ligado, por intermédio de um acessório 27 a um eixo 28, o qual, juntamente com uma barra de guia paralela 29, se encontra ligado à camisa de controlo 5. O eixo 28 corre no interior de um suporte cilíndrico 31, que se encontra -6-

fixado à caixa de ar 4 e serve de base ao compartimento das engrenagens 18 do macaco de rosca 13.

Um macaco de rosca 13 accionado por um motor eléctrico, ajustado para realizar o movimento axial da camisa de controlo 5 de acordo com a presente invenção, toma significativamente mais fácil de executar o ajustamento posicionai de regulação do ar na direcção axial da camisa de controlo 5, em comparação com as soluções anteriormente conhecidas que utilizavam cilindros accionados por ar comprimido e exigiam sistemas auxiliares dispendiosos para ajustar posicionalmente a camisa de controlo 5 quanto à regulação do ar e para a fazerem recuperar a posição estabelecida, após ter terminado o movimento de desentupimento. No caso da solução que utiliza um macaco de rosca de acordo com a invenção, não é necessário nenhum desses sistemas auxiliares, uma vez. que a posição da camisa de controlo 5 é claramente determinada pela relação das engrenagens do macaco de rosca 13 e a velocidade de rotação e o tempo de funcionamento do motor e pode, por isso, ser facilmente ajustado com a ajuda da unidade de controlo 15.

Na operação de desentupimento, a camisa de controlo 5 de acordo com a invenção movimenta-se a uma velocidade axial de cerca de 20 mm/s, o que pede uma relação de engrenagens relativamente elevada do macaco de rosca 13. Uma relação de engrenagens de pelo menos 1:5 e preferivelmente de 1:7 revelou-se aqui como sendo adequada para uma remoção poderosa, até mesmo de depósitos gravemente solidificados no canal de ar 3. A invenção oferece um acervo de grandes vantagens em relação à soluções conhecidas que utilizavam sistemas accionados por ar comprimido. A solução de acordo com a invenção fornece, por exemplo, 2-3 vezes maiores forças compressivas do que os sistemas de ar comprimido correspondentes, o que representa uma remoção significativamente mais fiável dos depósitos presentes nos canais de ar. A solução oferece ainda uma unidade de equipamento compacta, com poucas peças mecânicas vulneráveis e um funcionamento silencioso e potente. O ajustamento posicionai da camisa de controlo 5, ajustamento posicionai esse que é fácil de controlar e fiável em comparação com os sistemas conhecidos de ar comprimido, facilita em larga medida o complicado e, em relação aos membros de controlo adjacentes 5, relacionado ajustamento posicionai que é necessário nas -7-

aplicaçòes em fornalhas de soda onde se deseje utilizar o chamado processo ROT AFERE, caso em que, devido a um fornecimento de ar especialmente regulado, é criado um movimento de rotação ou vórtice dos gases de combustão, no plano horizontal da caldeira de soda, de modo que a lixívia residual injectada na câmara da fornalha seja lançada pelo referido movimento de vórtice contra as paredes 2 da fornalha, enquanto ao mesmo tempo sofre uma secagem e pirólise. Esta aplicação está ilustrada na Fig.3, a qual mostra um corte horizontal através de uma caldeira de soda rectangular. Deve no entanto notar-se que a caldeira de soda pode também ser poligonal, por exemplo em forma de octógono, mantendo ao mesmo tempo o funcionamento de acordo com a invenção. Uma pluralidade de canais 3 que possuem membros de controlo 5 associados (não representados), encontram-se situados ao longo das paredes da fornalha 2, onde a posição axial mútua dos membros de controlo 5 é tal, que um movimento de vórtice no plano horizontal da caldeira de soda é realizado por meio do ar de combustão fornecido através dos canais 3. Descrito em mais pormenor, pelo menos duas das paredes da fornalha 2 estão munidas do seu próprio conjunto 9 que possui canais 3, dispostos uns ao lado dos outros, com membros de controlo 5 associados (não representados), em que esses membros de controlo 5 que se encontram localizados num primeiro lado da linha central 12 do conjunto, foram posicionados a uma maior distância axial dos seus canais respectivos 3 do que os membros de controlo 5 que se encontram localizados no outro lado da referida linha central 12, de tal maneira que o ar de combustão fornecido faz uma contribuição positiva para o referido movimento de vórtice. Na figura, o movimento de vórtice é ilustrado pela seta 17 e as correntes de ar que trazem uma contribuição positiva para o movimento de vórtice são indicadas pelas setas 22, que fluem para fora na direcção axial dos canais de ar 3. O fluxo de ar através dos canais de ar 3 pode ser regulado dentro de vastos limites por meio do ajustamento posicionai individual da camisa de controlo 5, pelo que o fluxo de ar de um conjunto 9, por exemplo, na figura o conjunto situado mais abaixo, ao longo de um lado longitudinal da fornalha, é, preferivelmente, introduzido do lado direito do conjunto, na figura. Por interacção com pelo menos um outro conjunto de canais de ar 3, situados numa das outras paredes 2 da caldeira, o movimento de vórtice 17 é assim criado da maneira acima descrita. A direcção da rotação do movimento de vórtice pode ser invertida a intervalos regulares, a fim de se reduzir o desgaste unilateral dos -8-

8 J?^·, fi\ componentes do fomo. Essa inversão é realizada por meio da inversão dos ajustamentos posicionais das camisas de controlo 5, de modo que os canais 3 que estavam anteriormente ajustados para um fluxo de ar baixo são agora, em vez disso, ajustados para um fluxo de ar elevado e vice-versa. Pode aqui ser facilmente visto que o ajustamento posicionai, particularmente simples e fiável, das camisas de controlo 5 de acordo com a invenção, facilitam consideravelmente a complicada regulação da posição axial mútua das camisas de controlo 5. A mesma regulação, com utilização dos sistemas existentes accionados com ar comprimido, exige sistemas de posicionamento dispendiosos e difíceis de manobrar para os cilindros accionados por ar comprimido.

Um inconveniente dos sistemas de ar comprimido anteriormente conhecidos é, conforme acima referido, que a pressão dá rede de ar comprimido varia com frequência. Se a pressão cai, as camisas de controlo ficam então retidas e podem queimar-se. A rede eléctrica, por outro lado, não tem essas variações e por isso a força de desentupimento pode sempre ser mantida no nível calculado. A juntar a isso, a fornalha com o dispositivo de acordo com a invenção oferece uma capacidade de desentupimento consideravelmente melhorada e uma forma extremamente fiável de ajustar posicionalmente a camisa de controlo 5 e isso, além do mais, a menores custos quando comparada com os dispositivos anteriormente conhecidos. O inventor conseguiu ultrapassar um preconceito técnico ao mostrar que dispositivos accionados electricamente que possuam medidas de protecção adequadas podem ser eficazmente usados num ambiente muito sujo e que apresenta uma elevada temperatura ambiente. A invenção não se limita à forma de realização descrita acima e ilustrada nos desenhos, mas antes pode ser livremente variada dentro do âmbito das reivindicações que se seguem.

Agente Oí fí. Castiihc 031 LISBOA TeJeís. 213 551 S33 - 213 854 613

Claims (4)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Fornalha que contém um dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar, sendo a referida fornalha do tipo fornalha de soda, usada para a combustão de lixívia residual, munida de uma pluralidade de canais de entrada de ar (3) nas suas paredes (2), em que os referidos canais (3) comunicam com uma caixa de ar (4) e em que cada um dos canais (3) está munido de um membro de controlo (5) que pode ser axialmente deslocado para a frente e para trás, para o ajustamento posicionai relativamente ao referido canal, com a finalidade de determinar o volume de ar que passa através do canal e em que o referido membro de controlo (5) está, além disso, disposto de modo a movimentar-se para além da posição estabelecida de regulação de ar, de modo que a sua extremidade (10), durante o chamado movimento de desentupimento penetra no canal (3) a fim de remover depósitos que se tenham acumulado no referido canal, caracterizada por o membro de controlo (5) estar ligado a um macaco de rosca mecânico (13) accionado por um motor eléctrico (14), com uma relação de engrenagens de pelo menos 1:5, preferivelmente 1:7, para a realização dos movimentos axiais do membro de controlo (5), tanto para o ajustamento posicionai de regulação do ar como para a remoção, especialmente de depósitos muito solidificados.
2. 2. Fornalha que contém um dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar de acordo com a Reivindicação 1, caracterizada por a posição axial do membro de controlo (5) ser claramente determinada pela relação das engrenagens do macaco de rosca (13) e a velocidade de rotação e o tempo de funcionamento do motor (14).
3. 3. Fornalha que contém um dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por a posição axial mútua dos membros de controlo (5) ser tal, que um movimento de vórtice no plano horizontal é realizado por meio do ar de combustão fornecido através dos canais (3).
4. 4. Fornalha que contém um dispositivo para manobrar um mecanismo de controlo do ar de acordo com a Reivindicação 3, em que pelo menos duas das paredes da -2-

   fomalha (2) estão munidas do seu próprio conjunto individual (9) que possui canais (3), dispostos uns ao lado dos outros, com membros de controlo associados (5), caracterizada por os membros de controlo (5) que se encontram localizados num primeiro lado da linha central (12) do conjunto terem sido posicionados a uma distância axial maior dos respectivos canais (3) do que os membros de controlo (5) que se encontram localizados no outro lado da referida linha central (12), de tal modo que o ar de combustão fornecido realiza o referido movimento de vórtice. Lisboa, 2 0 JUN. 2000

   Agente 0?’c;:i! ée fr-trri: &: b R. Castilho, 23 ;-3’E-1070-051 LISBí Telefs. 213 851332 - 213 654613