PT98049B - Mecanismo de regulacao de caudal para isqueiros a gas e dispositivos similares e processo de producao de um filtro microcelular para aplicacao no mesmo - Google Patents

Description

PATENTE N^fl 98 049

Mecanismo de regulação de escoamento para isqueiros a gás, processo de produção de um filtro para uso no mesmo, válvula de queimador e dispositivo usando o mesmo

RESUMO presente invento refere-se a um mecanismo de regulação de escoamento para um isqueiro a gás, a um processo de produção de um filtro para uso no mesmo, a uma válvula de queimador e a um dispositivo usando a mesma. 0 mecanismo de regulação de escoamento compreende um filtro (50) que proporciona um escoamento constante de combustível apesar das mudanças de temperatura, o filtro (50) contém bolhas contínuas e ligadas (52, 56), através das quais passa o combustível e bolhas de ar independentes (54*) que se expandem com aumento da temperatura, de modo que o escoamento de combustível através das bolhas contínuas (52, 56), que tende a aumentar à medida que a temperatura aumenta, é controlado à medida que a temperatura aumenta, resultando num escoamento constante. 0 processo de produção do filtro (50) compreende a prensagem a quente de uma folha de material polimérico microcelular. A válvula de queimador, de acordo com o invento compreende um componente de válvula (60), munido com uma sede de válvula (70), um injector móvel (66), que inclui uma passagem (64) e uma sede de válvula (70), meios (62) para pressionar a junta de vedação (68), de modo a engatar na sede de válvula (70), um filtro (50), rodeado por uma parede interna (76), e uma torcida (74), que se prolonga para baixo a partir da válvula e em comunicação com a passagem (64) através do filtro. O dispositivo de acordo com o invento compreende um dispositivo de emissão de gás, um reservatório de combustível, um injector (66) a partir do qual o gás é descarregado, uma passagem ligando o reservatório e o injector, e um filtro (50) dentro da passagem.

O presente invento é aplicável no fabrico de acendedores utilizando combustíveis gasosos.

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MBâéBiA_^ESCRiTm

AfcLrECEDSMTESJIQ.......INVENTO

1» Çâfflfia......£Í S™iQ vgn £ £ presente invento refere-se a uni mecanismo cie regulação de escoamento de combustível para isqueiros a gás para cigarros, tochas, queimadores, onduladores de cabelo e outros dispositivos semelhantes, e a um processo de produção de um filtro polimérico ) microcelular, para utilização nos mesmos,, para assegurar o escoamento constante desejado do gás combustível, através do queimador„

2. Des£EÁ£l°... d £Eí.e. JiQie r i o r

De modo a proporcionar uma passagem fiável e segura do gás em isqueiros e noutras aplicações, que utilizam gases de petróleo liquefeitos, tal como n-butano, i.....butano e propano, têm sido feitos esforços para descobrir novos materiais e desenhar novos mecanismos, para utilização nas referidas aplicações, que sejam capazes de regular constantemente o escoamento do combustível gasoso., Duas estruturas da arte anterior serão, daqui em diante, ' examinadas em detalhe»

SUMÁRIO......DO INVENTO objectivo do presente invento é proporcionar o escoamento constante, de quantidades predeterminadas de combustível gasoso, através do injector ou válvula de queimador de isqueiros e outros dispositivos de emissão de chama e, consequentemente, eliminar a necessidade de um componente de regulação de escoamen.....

to de combustível operado manualmente»

É deformado polímero microcelular em forma de folha por compressão térmica, sob condições específicas e, depois disto,

633 PA291SP0 si’

-3são fabricados filtros com a forma ds disso., para montagem dentro do mecanismo ds válvula ds queimador do isqueiro,, ou outro dispositivo. A compressão térmica do polímero microcelular forma bolhas» de ar independentes, que fecham certas das passagens, através das quais o gás pode passar, formadas pelas bolhas de ar remanescentes ligadas e contínuas. Durante o funcionamento do isqueiro ou outro dispositivo, os aumentos de temperatura são acompanhados pela expansão das bolhas de ar independentes forma.....

das previamente, o que resulta na compressão das bolhas ds ar ligadas e contínuas através das quais o combustível passa, reduzindo assim, automaticamente, o escoamento de combustível através das mesmas.

BREVEJDESCRISSfí......DOS......DESENHOS

A Fig. 1 é um gráfico representando a relação entre a temperatura e a pressão para propano, i-butano e n-butano?

Fig. 2 é um gráfico representando a relação entre a tempera.....

tura e altura da chama em isqueiros, que empregam filtros da arte anterior?

a Fig. 3 é uma vista em corte transversal de uma construção de válvula de queimador proporcionada com um filtro ds controlo de escoamento de arfe anterior?

a Figura. 4 é uma vista em corte transversal de uma construção de válvula de queimador adicional da arte anterior, configurando uma membrana microporosa, particularmente uma olefina orientada molecularmente, por exemplo, polipropileno ou poli©tileno?

a Fig. 5 é uma vista em corte transversal de um filtro microporoso da arte anterior e da sua folha porosa de cobertura?

a Fig. ά é um diagrama esquemático, representando os passos do processo de produção do filtro do presente invento, a partir

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.....4-

de folhas em role polimérico microcelular§ a Fig,, 7 é uma vista em corte ampliada de uma porção do •filtro polimérico microcelular, antes de ser comprimida térmicamen te ;

a Fig„ 3 é uma vista em corte ampliada do filtro polimérico microcelular, depois de ser comprimido termicamente, representando a nova formação das estruturas de bolha de ar independente, particularmente a redução do número de formaçííes de bolhas liga.....

das e contínuas, que definem passagens., através das quais o combustível gasoso pode passar;

a Fig. ? é uma vista em corte transversal de uma construção de válvula de queimador,, configurando o filtro polimérico micro.....

celular do presente invento;

a Fig. 10 é uma vista em corte transversal da construção de válvula de queimador do presente invento p o r ta o f i11ro po1i mé r io o mi o roc e1ular, re p res entand o caments a passagem do combustível através das bolhas contínuas;

porção da , que 5Uesquemati -·· ligadas e a Fig. 11 é uma vista em perspectiva do filtro polimérico microcelular, mostrando a passagem,, radiai mente para dentro,, do combustível através do mesmo;

a Fig. 12 é um traçado gráfico do efeito da variação do tempo no passo de compressão com calor sobre a altura de chama, a vá rias tem pera tu ras;

a Fig, 13 é um traçado gráfico da altura de chama a várias temperaturas dos mecanismos de regulação de escoamento da arte anterior e o do presente invento;

a Fig. 14 é uma vista em corte transversal de uma porção ds um ondulador de cabelo de aquecimento a gás, incluindo o compo72 633 ΡΑ2913Ρα

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nenfce de regulação de escoamento do presente invento, configuran do o filtro polimérico microcelularsi a Fig. 13 é uma fotografia do material polimérico microcelular com uma ampliação de 45 para iy a Fig. 16 é uma fotografia do material polimérico microcelular com uma ampliação de 200 para 1.

a Fig. 17 é uma fotografia do material polimérico microcelular com uma ampliação de 500 para 1;

a Fig. 18 é uma fotografia do material polimérico microcelular comprimido termicamente com uma ampliação de 40 para 1? e a Fig» 19 é uma fotografia do material polimérico microcelular com uma ampliação de 200 para 1.

aÊmi£âO-£â-£QhlCBmZA£^.....PREFERIDA

As Figs. 1 e 2 são gráficos representando a relação entre a pressão de gâs e a temperatura, e altura de chama e a temperatu.....

ra, respectivamente. Será visível a partir da Fig. 1, que proporciona curvas para o propano, o i-butano e o n-butano, que, quando aumenta a temperatura dentro do isqueiro, a pressão de gás aumenta. A Fig. 2 represen ta a relação entre a altura de chama e as temperaturas em isqueiros que empregam filtros da arte anterior. Do descrito atrás, é visível que, quando a temperatura do combustível aumenta, é necessário controlar o comprimento da chama, para assegurar a fiabilidade e a segurança.

Um mecanismo de válvula de queimador típico da arte anterior © representado na Fig,, 3. Nesta construção de válvula da arfe anterior, o gás liquefeito, vindo de dentro do reservatório 10, passa para cima através de uma torcida de polietileno poroso 12 © é gasifiçado na extremidade superior da mesma. 0 combustível gasoso passa então através do filtro em forma de disco 14, que

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assenta num retentor em forma de prego 16» É proporcionado um manipulo de actuação no isqueiro,, ou noutro dispositivo, de modo que, quando o utilizador actua o mesmo, o injector 18 é movido para cima contra a força de uma mola, retirando a .junta 22 do engate na sede 24, permitindo ao combustível gasoso entrar no injector 18, através da entrada 26» Um braço de ajustamento, não mostrado, pode ser empregue para rodar o componente de válvula móvel exterior 20, para exercer mais ou menos pressão no filtro 14, para controlar a quantidade de gás que passa através do injector 18» Desta maneira, a altura da chama pode ser controlada manualmente, comprimindo e relaxando o filtro 14»

Um outro mecanismo de regulação de escoamento de gás da arte anterior está representado nas Figs» 4-5» Nesta construção da arfe anterior á empregue uma membrana microporosa 26, tal como, por exemplo, a descrita na patente U»S 4 473 570» Mais particuiarmente, a membrana microporosa 26, como especificado na patente

U»S No» 4 478 570, consiste numa olefina orientada molecularmsn.....

te, particuiarmente, polipropileno ou polietileno, e tem poros, indicados esquematicamente pelo número de referência 30 na Fig» 5, variando o raio na gama de 20 a 500 Angstrom. A face inferior da membrana 26 está em comunicação directa com o reservatório 28 do isqueiro, ou tocha» Como observado na Fig» 5, a face superior da membrana 26 é laminada ou selada numa esteira ds tecido não tecido ou tecido 32»

Como observado na Fig» 4, a membrana de injector móvel 33 é proporcionada com uma junta de vedação 34, normalmente impelida para a posição fechada contra a sede 38 pela mola 36» Assim, quando o componente de válvula 33 é levantado, a junta 34 é movida, afastando-se da sede 38 e o gás entra na passagem 40, fluindo para fora, através do topo da membrana do injector 33»

Com o atrás referido em mente, será agora descrito o presen.....

te invento» material do filtro do presente invento é um material /7

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-·7.....

polimérico microcelular, tenda a forma de um filtro de espuma feito de poliuretano tipo éter tendo células (bolhas) de .10 -· 300 micron de diâmetro e densidade de 0,1 - 0,6 g/cm3„ 0 referido material em folha polimérico microcelular pode ser preparado, por exemplo, em acordo com os ensinamentos da patente Japonesa iMo„ 938 508 (Publicação No, 53 (1978) ..... 8735),

A Fig» 6 representa esquematicamente o processo de produção de filtros a partir de folhas em rolo 44 de um material polimérica microcelular tal como Poron !···!.....48, As folhas em rolo são primeiro cortadas em porçSes 46 do tamanho desejado» Depois disto, cada porção 46 é deformada na direcção vertical por compressão térmica a, aproximadamente, 130 graus centígrados durante, aproximadamente, cinco minutos. Esta compressão térmica reduz a espessura do material de filtro 46 para o valor necessário para realizar os objectivos do presente invento, como explicado daqui para diante» A espessura ds cada porção 46 do material de filtro pode, por exemplo, ser reduzida de, aproximadamente, 2,0 mm atê 1,5 mm. A porção de filtro, comprimida termicamente, 46 é depois cortada para formar a porção 47 e finalmente furada com punção, para formar o elemento de filtro 50, que é depois montado dentro do mecanismo de válvula do isqueiro, ou do outro dispositivo, 0 comprimento inicial da chama, regulado em fábrica, é ajustado rodando um componente roscado 58 (Figura 9) na altura de montagem.

As Figs» 7.....8 representam a porção polimérica microcelular 46 antes e depois da compressão térmica» Estas representaçSes são apenas esquemáticas e são desenhadas, para simplificar a compreensão da nova forma das estruturas de bolhas de ar, realizada durante a compressão térmica»

Como observado na Fig. 7, a porção de folha polimérica microcelular 46 tem camadas superior s inferior fundidas 48, 49, respectivamente, que não são substancialmente permeáveis ao gás» As fiadas de bolhas de ar ligadas e contínuas 52, 54 e 56 definem passagens, através das quais o combustível gasoso pode passar» :L.i=«eai.2i}3»

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Depois da fase de compressão térmica, as configuraçSes das várias bolhas de ar são formadas de novo, como representado na Fig» S» Mais particularmente, a compressão térmica arranja de novo as bolhas de ar 54, redefinindo as mesmas como bolhas ds arindependentes ou não ligadas, indicadas pelo número de referência 54'» 0 resultado é a diminuição do número de bolhas de ar ligadas e contínuas 52, 56 e por esse meio diminuir a quantidade de combustível capaz de passar através das mesmas.

A válvula de queimador, dentro da qual o filtro polimérico | inicrocelular 50 do presente invento é usado, está representada nas Figs. 9-1.1.,, A construção e funcionamento da válvula de queimador é, em si, muito semelhante a representada na Fig,, 3, e consiste num componente roscado 53, dentro do qual está montado um componente injector móvel 66, normalmente impelido para a posição fechada por uma mola 62„ 0 componente de injector móvel 66 é proporcionado com uma passagem central 64» Uma junta 68 é normalmente impelida para baixo, pela acção da mola 62, para engate na sede de válvula 70 de um componente de sede de válvula 60» 0 filtro polimérico microcelular 50 ê posicionado no componente de retenção 72»

Quando o injector 66 é levantado durante o funcionamento, a ' junta 63 é movida para cima, afastando-se da sede de válvula 70, e, depois disto, o gás liquefeito move-se para cima através da torcida 74 e depois gasifica-se na extremidade superior da mesma» 0 combustível gasoso move-se para cima, ao longo das paredes infernas 76, e roda, radialmente para dentro, passando horizontalmente através do filtro 50, como observado nas Figs,, 1.0-11.. Mão é possível para o gás entrar ou sair pelas superfícies de topo s fundo 43 a 49 do filtro 50, uma vez que estas superfícies são fundidas e, por esse motivo, substancialmente impermeáveis, 0 combustível gasoso move.....se depois para cima ao longo da passagem central 64 e sai através da ponta do injector ‘4 Ο η

A Fig» 10 representa a passagem do combustível gasoso

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através das várias configurações de bolhas 52, 56, dentro do filtro 50„ Embora as formações de bolhas sejam apenas esquemáticas,, será visível que o combustível gasoso passa radialmente para dentro, através das bolhas cie ar contínuas ligadas 52 e 56 e depois para cima, para a passagem 64,, dentro do injector 66. Quando a temperatura no filtro 50 aumenta, o gás, preso dentro das bolhas de ar independentes 54', expande-se obrigando as bolhas de ar independentes 54' a expandir-se e a pressionarem as bolhas contínuas 52 e 56 e, por esse meio, a diminuir o tamanho destas, reduzindo assim a quantidade de gás capaz de passar através das mesmas.

As Figuras .15-19 são fotografias mostrando o polímero microcelular e formações de bolha com ampliação. Estas fotografias são apresentadas devido à dificuldade de desenhar as referidas formações de bolhas, tendo previamente sido assinalado, que os vários desenhos são apenas esquemáticos.

Do descrito atrás, é evidente que a quantidade de permeação de gás depende das relações volumétricas relativas das bolhas continuas e independentes 52, 56 e 54', respectivamente. Este fenómeno não se verifica nos filtros de espuma ds uretano convencionais, onde paredes finas separam as formações de bolhas a a compressão térmica não produz, por conseguinte, uma combinação de formações de bolhas de ar contínuas e independentes (não contínuas).

Com o filtro polimérico microcelular 50 do presente invento, que faz sobressair apropriadamente a disposição de bolhas de ar independentes e bolhas de ar contínuas ligadas, é possível controlar automaticamente a altura da chama. Este controlo automático, do escoamento de combustível gasoso, é conseguido pela compressão das passagens de escoamento de gás, quando a temperatura aumenta. Este fenómeno elimina a necessidade de um mecanismo operado manualmente, separado, para diminuir a altura de chama, quando a temperatura aumenta.

-.10.....

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A relação do número e tamanho das bolhas ds ar contínuas 52, 56 (através das quais o gás flui) e das bolhas de ar independentes 54' pode ser alterada durante a fase da compressão térmica (Figura 6), seleccionando a temperatura de aquecimento e/ou o tempo de compressão» Variando o tempo de compressão e/ou a temperatura,, o número de bolhas de ar contínuas ligadas 52, 56 pode ser aumentado ou diminuído,, como desejado» Quando o número e/ou tamanho das bolhas de ar ligadas ou contínuas 52, 56 é diminuído, pelo aumento do número e/ou tamanho das bolhas de ar, independentes 54', a altura da chama pode ser obrigada a diminuir com alterações de temperatura predeterminadas, como representado no gráfico da Fig» 12, que representa as caracteristicas dos traçados das curvas do comprimento de chama e da temperatura, para filtros polimêrica microcelularss prensados termicamente, a ISO graus centígrados, durante 5, 10, 15 e 20 minutos, respectivamente» Assim, o passo de prensagem a quente pode produzir filtros para uma variedade de aplicações diferentes»

No gráfico da Fig» 13, a altura da chama a temperaturas variáveis foi traçada numa linha continua para isqueiros a gás do tipo explicado com referência à Fig» 3, na linha ponteada para isqueiros a gás utilizando o filtro microporoso explicado com referência ãs Figuras 4-5, e em linha a traço grosso para os isqueiros a gás munidos com filtros polimérieos microcelulares do presente invento» Compilando estes dados, o comprimento da chama foi ajustado para 25mm a 20 graus centígrados» Isto é, os isqueiros utilizados para obter os dados da Fig„13 foram seleccionados a partir de vários isqueiros, e apenas seleccionados os que podiam ser ajustados para proporcionar uma altura de chama de 25mm em comprimento a 20 graus centígrados» A relação entre a temperatura s o comprimento de chama foi então obtida através por testes repetidos. Será evidente, que no caso do isq ueiro a gás do presente invento á medida que a temperatura aumenta as passagens de gás são bloqueadas suficientemente pela expansão das bolhas de ar independentes no filtro para controlar efectivamente o comprimento da chama»

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Como indicado anteriormente, o mecanismo de regulação de caudal, configurando o filtro polimérico microcelular, pode ser usado noutros dispositivos, que não isqueiros para cigarros,, A Fig,, 1.4 representa um dispositivo ondulador de cabelo, onde o calor ê fornecido pela queima de butano. 0 cilindro de gás ou tanque 74, é munido com um retentor em forma de prego 72, sobre o qual é montado o filtro polimérico microcelular 50,, A torcida 78 ê montada dentro do suporte 80 e prolonga-se para dentro da cuba do tanque» Um bujSo de injector 84 prolonga-se para cima a partir do filtro 50 s está montado dentro do cilindro 74 com um anel tórico Só» Um corpo de válvula 38 prolonga se para cima a partir do bujão de injector 84 e contem um injector 90 que é normalmente pressionado para cima por mola»

A tampa 92 do ondulador ds cabelo é montada de forma a deslizar sobre o tanque 74 e o suporte 94 encosta-se ao topo do tanque 74,, 0 regulador 96 e o pino de impulsão de injector 98 prolonga-se para baixo do ondulador de cabelo» Será evidente que, quando o utilizador do ondulador de cabelo obriga que o pino de impulsão de injector 98 seja baixado, o anel tórico 100 sai da sede, permitindo ao combustível passar para cima através do filtro 50»

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-12>^β; *ί

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1 - Mecanismo de regulação de escoamento para um dispositivo que emite gás, tendo um reservatório de combustível, um injector, através do qual o gás é descarregado e uma passagem ligando o reservatório e o injector, caracterizado por compreender um filtro microcelular dentro da passagem, tendo bolhas contínuas e ligadas, através das quais passa o combustível e bolhas de ar independentes, que se expandem com aumento na temperatura comprimindo as bolhas contínuas e ligadas e restringindo por isso o escoamento de ar através das mesmas.
2. 2 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o filtro microcelular ter forma de disco, tendo superfícies superior e inferior que são fundidas de modo a não serem substancialmente permeáveis.
3. 3 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as ditas bolhas contínuas serem orientadas entre as ditas superfícies superior e inferior.
4. 4 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o filtro microcelular ter bolhas de 10 - 300 micron de diâmetro.
5. 5 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o filtro microcelular ter uma densidade de 0,1 - 0,6 g/cm3.
6. 6 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o filtro microcelular ter a forma de disco, tendo superfícies superior e inferior, que são fundidas, de modo a não serem, substancialmente, permeáveis.
7. 7 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as bolhas de ar independentes serem produzidas por compressão térmica.

   72 633 // • / Λ

   ΡΑ2915ΡΟ ‘ -13- .
8. 8 - Mecanismo de regulação de escoamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os grupos de bolhas ligadas e continuas/ através das quais passa o combustível estarem dispostas geralmente perpendiculares à passagem que liga o reservatório e injector.
9. 9 - Processo de produção de um filtro, para utilização num mecanismo de regulação de escoamento de combustível, a partir de uma folha de material microcelular, tendo superfícies superior e inferior fundidas e formações de bolhas de ar contínuas entre as mesmas, caracterizado por compreender os passos de prensar termicamente, na direcção da espessura, a uma temperatura predeterminada, durante um tempo predeterminado, para arranjar de novo certas bolhas de ar, redefinindo as mesmas como bolhas de ar não ligadas e independentes, e separar da folha por vazamento um elemento de filtro com a configuração prescrita.
10. 10 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente a variação da temperatura e/ou duração do passo de prensar termicamente diferentes carreiras do material microcelular para variar o número de bolhas de ar ligadas e contínuas que são redefinidas como bolhas de ar não ligadas e independentes para produzirem diferentes caracteristicas de comprimento-temperatura de chama, como desejado.
11. 11 - Válvula de queimador, caracterizada por compreender um componente de válvula munido com uma sede de válvula, um injector móvel, montado para se movimentar dentro do componente de válvula, e incluindo uma passagem para transmitir o combustível e uma sede de válvula; meios que pressionam normalmente a junta de vedação para engate na sede de válvula; um filtro microcelular, tendo um primeiro grupo de bolhas contínuas através das quais o combustível pode passar e um segundo grupo de bolhas de ar independentes, sendo as porções de topo e fundo do filtro fundidas, de modo a serem substancialmente impermeáveis; e uma torcida prolongando-se para baixo a partir da válvula e em comunicação com a passagem através do filtro.

    72 633 F'A2915F'O

    --1412 - Válvula de queimador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o filtro microcelular ser feito a partir de uretano tipo éter em espuma»
12. 13 - Válvula de queimador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o filtro microcelular ter a forma de disco»
13. 14 -·· Dispositivo, caracterizado por compreender um dispositivo de emissão de gás, um reservatório de combustível, um injsetor a partir do qual o gás é descarregado, uma passagem ligando o | reservatório e o injector, e um filtro microcelular dentro da passagem tendo bolhas ligadas e contínuas, através das quais passa o combustível e bolhas de ar independentes que se expandem com aumentos na temperatura comprimindo as bolhas contínuas ligadas e restringindo, por isso, o escoamento de combustível através das mesmas»
14. 15 - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o filtro microcelular ter a forma ds disco, e ter superfícies superior e inferior que são fundidas de modo a não serem substaricialmente permeáveis»

    Lisboa, ϋ

    F I G.1

    PRESSÃO (x 10~³ MPa abs)

    IO 20 30 40 50

    TEMPERATURA (°C)