PT110138B

PT110138B - Dispositivo de queimador, particularmente dispositivo de queimador de pré-mistura

Info

Publication number: PT110138B
Application number: PT110138A
Authority: PT
Inventors: Cunha Afonso
Original assignee: Bosch Termotecnologia Sa
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2024-06-21
Also published as: PT110138A; DE102018208976A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM DISPOSITIVO DE QUEIMADOR (12), PARTICULARMENTE A UM DISPOSITIVO DE QUEIMADOR DE PRÉMISTURA, COM UMA UNIDADE DE QUEIMADOR (20), COM PELO MENOS UMA LINHA DE FLUIDO (30), A QUAL ESTÁ PREVISTA PARA CONDUZIR PELO MENOS UM COMPONENTE DE MISTURA, PARTICULARMENTE AR, DE UM FLUIDO DE AQUECIMENTO, E, COM PELO MENOS UMA UNIDADE DE REGULAÇÃO (40). É SUGERIDO QUE A UNIDADE DE REGULAÇÃO (40) REGULE UM DÉBITO DO COMPONENTE DE MISTURA NA LINHA DE FLUIDO (30) EM FUNÇÃO DE UMA TEMPERATURA DA UNIDADE DE QUEIMADOR (20).

Description

DESCRIÇÃO DISPOSITIVO DE QUEIMADOR, PARTICULARMENTE DISPOSITIVO DE QUEIMADOR DE PRÉ-MISTURA

Domínio técnico presente pedido descreve um dispositivo de queimador, particularmente um dispositivo de queimador de pré-mistura.

Estado da técnica

Do documento US 4,557,220 A já é conhecido um dispositivo de queimador de pré-mistura realizado como dispositivo de aquecimento de água a gás, com uma unidade de queimador, a qual está prevista para um aquecimento de água, com uma linha de fluido, a qual está prevista para conduzir um componente de mistura de um fluido de aquecimento, particularmente ar, com uma unidade de regulação realizada como ventilador e com uma linha de fluido adicional, a qual está prevista para conduzir a água e a qual está prevista para um arrefecimento da unidade de queimador.

Divulgação da invenção

A presente invenção refere-se a um dispositivo de queimador, particularmente um dispositivo de queimador de pré-mistura, com uma unidade de queimador, com pelo menos uma linha de fluido, a qual está prevista para conduzir pelo menos um componente de mistura, particularmente ar, de um fluido de aquecimento, e, com pelo menos uma unidade de regulação.

É sugerido que a unidade de regulação, particularmente num estado operacional de aquecimento da unidade de queimador, regule um débito do componente de mistura na linha de fluido em função de uma temperatura da unidade de queimador. Mais particularmente, a unidade de regulação está prevista para compensar variações de temperatura, particularmente oscilações de temperatura, da unidade de queimador, particularmente por meio da regulação do débito do componente de mistura. Além disso, vantajosamente a unidade de regulação à medida que aumenta a duração do estado operacional de aquecimento gera uma diminuição das variações de temperatura da unidade de queimador. Vantajosamente, a temperatura da unidade de regulação está correlacionada com a temperatura da unidade de queimador. Preferencialmente, a unidade de regulação está termicamente acoplada à unidade de queimador, particularmente por meio de condução térmica e/ou de radiação térmica. Mais particularmente, um fluxo térmico pode contribuir pelo menos em grande parte para uma transferência de calor da unidade de queimador para a unidade de regulação. Vantajosamente, uma condução térmica e/ou uma radiação térmica contribui pelo menos em grande parte para uma transferência de calor da unidade de queimador para a unidade de regulação. Preferencialmente, um aumento de temperatura da unidade de queimador gera um aumento de temperatura da unidade de regulação e/ou uma diminuição de temperatura da unidade de queimador gera uma diminuição de temperatura da unidade de regulação. Pela expressão pelo menos em grande parte neste caso deve entender-se particularmente mais de 50%, vantajosamente mais de 65%, particularmente vantajosamente mais de 80% e particularmente preferencialmente mais de 95%. Por previsto deve entenderse particularmente especificamente configurado e/ou especificamente equipado. Pelo facto de um objeto estar previsto para uma determinada função deve entender-se particularmente que o objeto cumpre e/ou realiza esta determinada função em pelo menos um estado de aplicação e/ou operacional.

Além disso, o dispositivo de queimador vantajosamente pode apresentar pelo menos um bico injetor propulsor. Mais particularmente, o bico injetor propulsor está previsto para, por meio de um fluido propulsor, o qual vantajosamente é realizado como um componente de mistura adicional do fluido de aquecimento, a aspirar, acelerar e/ou transportar um fluido de aspiração, o qual vantajosamente é realizado como o componente de mistura do fluido de aquecimento. Mais particularmente, a unidade de queimador está prevista para, em pelo menos um estado operacional, particularmente o estado operacional de aquecimento, queimar o fluido de aquecimento. Vantajosamente, a unidade de queimador está prevista particularmente para, num estado operacional, aquecer um fluido, particularmente um liquido e vantajosamente água. Vantajosamente, pelo menos um componente, particularmente sob a forma de grelha, da unidade de queimador circunda pelo menos uma abertura de queimador e particularmente vantajosamente uma pluralidade de aberturas de queimador, as quais estão dispostas particularmente numa extremidade de linha da linha de fluido. A unidade de queimador, particularmente o componente da unidade de queimador, pode ser arrefecida, vantajosamente arrefecida por liquido e particularmente vantajosamente arrefecida por água. Preferencialmente, a unidade de queimador, particularmente a parte da unidade de queimador, está livre de uma unidade de arrefecimento, a qual está prevista para arrefecer a unidade de queimador. Mais particularmente, o fluido de aquecimento é realizado como um fluido de mistura e vantajosamente apresenta pelo menos um componente de mistura e pelo menos um componente de mistura adicional. Vantajosamente, o componente de mistura é realizado como um fluido contendo oxigénio, particularmente como um liquido um gás contendo oxigénio e/ou preferencialmente como contendo oxigénio, por exemplo um gás de oxigénio puro e/ou preferencialmente ar. Além disso, vantajosamente, o componente de mistura adicional é realizado como um fluido combustível, particularmente um líquido combustível, por exemplo gasolina, gasóleo e/ou óleo combustível e/ou preferencialmente como um gás combustível, por exemplo propano, butano e/ou um gás natural.

Mais particularmente, a linha de fluido pode ser realizada como um tubo, particularmente flexível. Vantajosamente, contudo, a linha de fluido é realizada como um tubo, particularmente não flexível. Particularmente vantajosamente, uma superfície de secção transversal de linha da linha de fluido, particularmente disposta perpendicularmente em relação a um eixo longitudinal da linha de fluido, é pelo menos essencialmente constante. Preferencialmente, a linha de fluido pode apresentar uma superfície de secção transversal de linha pelo menos essencialmente elíptica, pelo menos essencialmente semicircular, pelo menos essencialmente triangular, pelo menos essencialmente hexagonal e/ou pelo menos essencialmente quadrangular, particularmente pelo menos essencialmente retangular e vantajosamente pelo menos essencialmente quadrada, cujos cantos podem ser realizados de forma arredondada. Particularmente preferencialmente, contudo, a linha de fluido apresenta uma superfície de secção transversal de linha pelo menos essencialmente circular. Além disso, vantajosamente, a linha de fluido interliga a unidade de queimador e a unidade de regulação, particularmente mecanicamente, fluidicamente e/ou termicamente. Mais particularmente, a linha de fluido pode compreender pelo menos uma parte da unidade de regulação e/ou ser idêntica à unidade de regulação. Vantajosamente, contudo, a linha de fluido é realizada separadamente da unidade de regulação. Particularmente vantajosamente, a linha de fluida está prevista para, particularmente no estado operacional, conduzir energia térmica da unidade de queimador para a unidade de regulação. Mais particularmente, a linha de fluido está prevista para conduzir pelo menos o componente de mistura e vantajosamente o componente de mistura adicional do fluido de aquecimento. Particularmente vantajosamente, a linha de fluido está prevista para conduzir um fluido de aquecimento.

Por um eixo longitudinal de um objeto deve entender-se particularmente um eixo, o qual é paralelo a uma aresta mais longa de um paralelepípedo imaginário pequeno, o qual circunda totalmente o objeto e mais particularmente se estende através do ponto central do paralelepípedo. Além disso, por uma superfície de secção transversal de linha pelo menos essencialmente constante de uma linha de fluido deve entender-se particularmente uma superfície de secção transversal de linha, a qual ao longo de pelo menos 80%, particularmente ao longo de pelo menos 90% e vantajosamente ao longo de 100%, de uma extensão longitudinal da linha de fluido apresenta uma alteração de superfície relativa inferior a 10%, particularmente inferior a 5% e vantajosamente inferior a 2%. Por um objeto pelo menos essencialmente elíptico deve entender-se particularmente um objeto, particularmente pelo menos contendo uma superfície e/ou realizado como uma superfície desta natureza, o qual apresenta um desvio de um objeto de referência elíptico com uma parte de superfície de no máximo 20%, particularmente de no máximo 15%, vantajosamente de no máximo 10% e particularmente vantajosamente de no máximo 5%. O mesmo é válido para as variantes pelo menos essencialmente semicircular, pelo menos essencialmente triangular, pelo menos essencialmente hexagonal, pelo menos essencialmente quadrangular, pelo menos essencialmente retangular, pelo menos essencialmente quadrado, pelo menos essencialmente trapezoidal, pelo menos essencialmente semioval, pelo menos essencialmente parabólico e pelo menos essencialmente hiperbólico.

Através desta forma de realização de um dispositivo de queimador pode ser alcançada uma eficiência elevada, particularmente uma eficiência de combustão, uma eficiência de custos, uma eficiência de manutenção, uma eficiência de fabrico e/ou uma eficiência quanto aos componentes. Vantajosamente pode ser evitada uma distância da chama demasiado reduzida de uma superfície de uma unidade de queimador e, por conseguinte, um sobreaquecimento da unidade de queimador e/ou um retorno da chama, particularmente para a linha de fluido. Além disso, vantajosamente, podem ser evitadas variações de temperatura, particularmente oscilações de temperatura intensas da unidade de queimador e/ou ajustada uma temperatura constante da unidade de queimador. Além disso, vantajosamente pode ser aumentada uma zona de controlo, particularmente relativa a uma pressão do fluido de aquecimento, de uma unidade de queimador. Particularmente vantajosamente, as emissões de substâncias nocivas podem ser mantidas reduzidas. Além disso pode prescindir-se de um circuito de arrefecimento, vantajosamente um circuito de arrefecimento de água e/ou de materiais dispendiosos, particularmente com condutividade térmica, por exemplo cobre. Além disso pode ser realizado um fabrico rápido e/ou uma montagem rápida.

Além disso é sugerido que a unidade de regulação altere uma secção transversal da linha de fluido para regular o débito. Mais particularmente, a unidade de regulação está prevista para alterar a secção transversal da linha de fluido para regular o débito de forma não escalonada. Vantajosamente, a unidade de regulação num estado normal apresenta uma secção transversal mais reduzida da linha de fluido do que num estado limite. Mais particularmente, a unidade de regulação apresenta pelo menos um elemento de regulação, o qual está previsto para alterar a secção transversal da linha de fluido para regular o débito. Por conseguinte, vantajosamente, pode ser realizada uma forma de construção simples e, por conseguinte, particularmente uma eficiência de fabrico elevada e/ou uma eficiência de montagem elevada.

Além disso é sugerido que a unidade de regulação apresente pelo menos um elemento de regulação, particularmente o elemento de regulação acima referido, o qual pelo menos parcialmente, particularmente pelo menos em grande parte e vantajosamente totalmente é constituído por um material inteligente. Mais particularmente, o material inteligente pode ser realizado como um material inteligente estimulado eletricamente, por exemplo como um polímero com memória de forma eletroativo. Vantajosamente, contudo, o material inteligente é realizado como um material inteligente estimulado por temperatura. Particularmente vantajosamente, o material inteligente é realizado como um material inteligente de forma variável. Além disso, o material inteligente particularmente vantajosamente apresenta uma condutividade térmica elevada, uma resistência térmica elevada e/ou um número elevado de ciclos de repetição de uma alteração de forma. Por conseguinte pode ser realizada uma forma de construção vantajosamente simples, económica, isenta de falhas e/ou de baixa manutenção. Mais particularmente, pode prescindir-se de mancais e/ou de componentes e/ou grupos de componentes adicionais, os quais apresentam superfícies de fricção.

A unidade de regulação pode apresentar pelo menos um elemento de regulação, o qual é pelo menos parcialmente, particularmente pelo menos em grande parte e vantajosamente totalmente realizado como uma liga com memória de forma e/ou como um polímero com memória de forma. Além disso é sugerido que a unidade de regulação apresente pelo menos um elemento de regulação, particularmente o elemento de regulação acima referido, o qual é pelo menos parcialmente, particularmente pelo menos em grande parte e vantajosamente totalmente realizado como um bimetal, particularmente como um bimetal térmico. Particularmente vantajosamente, o elemento de regulação é realizado em forma de disco e/ou em forma de placa. Por conseguinte pode ser disponibilizado um dispositivo de queimador de baixa manutenção. Além disso pode ser alcançada uma eficiência de custos, fabrico e/ou montagem particularmente elevada. Além disso, vantajosamente, os elementos de regulação realizados como bimetal podem ser fabricados numa produção em massa simples e económica, por exemplo por meio da estampagem a partir de chapas de bimetal.

Além disso é sugerido que a unidade de regulação apresente uma pluralidade de elementos de regulação, os quais na direção circunferencial, particularmente perpendicularmente em relação ao eixo longitudinal da linha de fluido, estão dispostos de forma homogeneamente distribuída numa parede da linha de fluido. Mais particularmente, os elementos de regulação são constituídos pelo menos parcialmente, particularmente pelo menos em grande parte e vantajosamente totalmente por um material inteligente, particularmente um bimetal e vantajosamente um bimetal térmico. Mais particularmente, os elementos de regulação podem estar dispostos numa parede interna da linha de fluido. Vantajosamente, contudo, os elementos de regulação estão dispostos numa extremidade de linha adicional da linha de fluido, particularmente diferente da extremidade de linha acima referida da linha de fluido. Por conseguinte pode ser alcançado um controlo vantajosamente elevado de uma secção transversal de uma linha de fluido e, por conseguinte, de um débito e/ou uma mistura rápida na linha de fluido.

Os elementos de regulação podem ser realizados de forma pelo menos essencialmente triangular, pelo menos essencialmente quadrangular, particularmente pelo menos essencialmente semicircular, pelo menos essencialmente semioval e/ou pelo menos essencialmente hiperbólica. Além disso é sugerido que a unidade de regulação seja realizada de forma pelo menos essencialmente trapezoidal e/ou pelo menos essencialmente parabólica. Mais particularmente, cada elemento de regulação dos elementos de regulação apresenta uma superfície de corte num plano de extensão principal do elemento de regulação, a qual é realizada de forma pelo menos essencialmente trapezoidal e/ou pelo menos essencialmente parabólica. Por um plano de extensão principal de um objeto deve entenderse particularmente um plano o qual é paralelo a uma aresta mais longa de um paralelepípedo imaginário pequeno, o qual circunda totalmente o objeto e mais particularmente se estende através do ponto central do paralelepípedo. Por conseguinte pode ser alcançado um controlo vantajosamente elevado de uma secção transversal de uma linha de fluido e, por conseguinte, de um débito.

Além disso é sugerido que a unidade de regulação regule um débito do componente de mistura, de forma que uma proporção de mistura do componente de mistura em relação a pelo menos um componente de mistura adicional, particularmente de um gás combustível, do fluido de aquecimento é independente de uma pressão do fluido de aquecimento. Mais particularmente, a unidade de regulação está prevista para, por meio da regulação do débito do componente de mistura, particularmente relativamente à pressão do fluido de aquecimento, ajustar uma proporção de ar de combustão constante. Vantajosamente, a unidade de regulação está prevista para compensar uma dependência da proporção de ar de combustão em relação à pressão do fluido de aquecimento gerada pelo bico injetor propulsor por meio da regulação do débito do componente de mistura. Por uma proporção de ar de combustão deve entender-se particularmente uma proporção mássica, de ar em relação ao combustível durante uma combustão, particularmente por meio da unidade de queimador. Vantajosamente, a proporção de ar de combustão é a relação do componente de mistura em relação aos componentes de mistura adicionais no fluido de aquecimento. Por conseguinte pode ser alcançada uma combustão particularmente homogénea. Além disso pode ser evitada uma distância da chama demasiado reduzida de uma superfície de queimador. Vantajosamente pode ser evitado um sobreaquecimento de um queimador e/ou um retorno da chama. Particularmente vantajosamente, as emissões de combustíveis podem ser mantidas reduzidas.

Além disso, a presente invenção refere-se a um sistema de queimador com um dispositivo de queimador de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes. Mais particularmente, o sistema de queimador é realizado como um sistema de queimador de gás, particularmente como um sistema de queimador de gás para o aquecimento de água. Além disso, o sistema de queimador é realizado é realizado como um sistema de queimador atmosférico. Além disso, o sistema de queimador é realizado como um sistema de queimador de prémistura. Mais particularmente, o dispositivo de queimador é realizado como uma parte, particularmente um subgrupo construtivo, do sistema de queimador. Através desta forma de realização de um dispositivo de queimador pode ser alcançada uma eficiência elevada, particularmente uma eficiência de combustão, uma eficiência de custos, uma eficiência de manutenção, uma eficiência de fabrico e/ou uma eficiência quanto aos componentes. Vantajosamente pode ser evitada uma distância da chama demasiado reduzida de uma superfície de uma unidade de queimador e, por conseguinte, um sobreaquecimento da unidade de queimador e/ou um retorno da chama, particularmente para a linha de fluido. Além disso, vantajosamente, podem ser evitadas variações de temperatura, particularmente oscilações de temperatura, da unidade de queimador e/ou ajustada uma temperatura constante da unidade de queimador. Além disso, vantajosamente pode ser aumentada uma zona de controlo, particularmente relativa a uma pressão do fluido de aquecimento, de uma unidade de queimador. Particularmente vantajosamente, as emissões de substâncias nocivas podem ser mantidas reduzidas. Além disso pode prescindir-se de um circuito de arrefecimento, vantajosamente um circuito de arrefecimento de água e/ou de materiais dispendiosos, particularmente com condutividade térmica, por exemplo cobre. Além disso pode ser realizado um fabrico rápido e/ou uma montagem rápida.

Além disso, a presente invenção refere-se a um processo para a operação de um dispositivo de queimador, com uma unidade de queimador, com pelo menos uma linha de fluido, a qual está prevista para conduzir pelo menos um componente de mistura, particularmente ar, de um fluido de aquecimento, e, com pelo menos uma unidade de regulação.

É sugerido que em pelo menos uma etapa de processo o débito do componente de mistura na linha de fluido seja regulado em função de uma temperatura da unidade de queimador por meio da unidade de regulação. Mais particularmente, na etapa de processo a temperatura da unidade de queimador é parcialmente transferida para a unidade de regulação, particularmente por condução térmica e/ou por radiação térmica. Vantajosamente, na etapa de processo, particularmente por meio da unidade de regulação, é alterada uma secção transversal da linha de fluido. Particularmente vantajosamente, na etapa de processo pelo menos um elemento de regulação da unidade de regulação, particularmente constituído por um material inteligente e/ou por um bimetal, é deformado por meio de uma estimulação térmica. Vantajosamente, na etapa de processo, particularmente por meio da unidade de regulação, é ajustada uma relação de mistura do componente de mistura em relação a pelo menos um componente de mistura adicional, particularmente um gás combustível, do fluido de aquecimento independentemente de uma pressão do fluido de aquecimento. Através desta forma de realização de um dispositivo de queimador pode ser alcançada uma eficiência elevada, particularmente uma eficiência de combustão, uma eficiência de custos, uma eficiência de manutenção, uma eficiência de fabrico e/ou uma eficiência quanto aos componentes. Vantajosamente pode ser evitada uma distância da chama demasiado reduzida de uma superfície de uma unidade de queimador e, por conseguinte, um sobreaquecimento da unidade de queimador e/ou um retorno da chama, particularmente para a linha de fluido. Além disso, vantajosamente, podem ser evitadas variações de temperatura, particularmente oscilações de temperatura intensas da unidade de queimador e/ou ajustada uma temperatura constante da unidade de queimador. Além disso, vantajosamente pode ser aumentada uma zona de controlo, particularmente relativa a uma pressão do fluido de aquecimento, de uma unidade de queimador. Particularmente vantajosamente, as emissões de substâncias nocivas podem ser mantidas reduzidas. Além disso pode prescindir-se de um circuito de arrefecimento, vantajosamente um circuito de arrefecimento de água e/ou de materiais dispendiosos, particularmente com condutividade térmica, por exemplo cobre. Além disso pode ser realizado um fabrico rápido e/ou uma montagem rápida.

dispositivo de queimador de acordo com a presente invenção, o sistema de queimador de acordo com a presente invenção e/ou o processo para a operação de um dispositivo de queimador de acordo com a presente invenção neste caso não devem estar limitados à aplicação e à forma de realização acima descrita. Mais particularmente, o dispositivo de queimador de acordo com a presente invenção, o sistema de queimador de acordo com a presente invenção e/ou o processo para a operação de um dispositivo de queimador de acordo com a presente invenção para cumprirem um modo de funcionamento descrito no presente documento podem apresentar um número de elementos, componentes, unidades e etapas de processo diferente do número referido no presente documento.

Breve descrição das Figuras

As demais vantagens são enunciadas na descrição das figuras que se segue. Nas figuras é representado um exemplo de realização da presente invenção. As figuras, a descrição e as reivindicações contêm inúmeras caracteristicas em combinação. Convenientemente o perito na técnica pode considerar as caracteristicas individualmente ou combiná-las de forma a formar combinações adicionais úteis.

A:

Fig. 1	apresenta uma representação esquemática de um sistema de queimador exemplificativamente realizado como sistema de queimador de pré-mistura com um dispositivo de mistura de acordo com a presente invenção,
Fig. 2	apresenta uma representação esquemática do dispositivo de queimador com uma linha de fluido e com uma unidade de regulação num estado normal observado num eixo longitudinal da linha de fluido,
Fig. 3	apresenta uma representação esquemática do dispositivo de queimador com a linha de fluido e com a unidade de regulação num estado normal observado perpendicularmente em relação ao eixo longitudinal da linha de fluido,
Fig. 4	apresenta uma representação esquemática do dispositivo de queimador com a linha de fluido e com a unidade de regulação num estado limite observado no eixo longitudinal da linha de fluido,
Fig. 5	apresenta uma representação esquemática do dispositivo de queimador com a linha de fluido e com a unidade de regulação no estado limite observado perpendicularmente em relação ao eixo longitudinal da linha de fluido,
Fig. 6	apresenta um diagrama esquemático de uma proporção de ar de combustão de referência de uma unidade de

combustão de referência de um sistema de queimador de referência em função de uma pressão de referência de um fluido de aquecimento de referência, e

Fig. 7 apresenta uma representação esquemática do dispositivo de queimador com uma linha de fluido e com uma unidade de regulação num estado normal observado num eixo longitudinal da linha de fluido.

Descrição do exemplo de realização

A Figura 1 apresenta um sistema de queimador (10) . O sistema de queimador (10) é realizado como um sistema de queimador de gás, particularmente como um sistema de queimador de gás para o aquecimento de água. Além disso, o sistema de queimador (10) é realizado como um sistema de queimador atmosférico. O sistema de queimador (10) é realizado como um sistema de queimador de pré-mistura. Alternativamente, o sistema de queimador pode ser realizado como um sistema de queimador de liquido, por exemplo um sistema de queimador de óleo, como um sistema de queimador multicombustivel de funcionamento simultâneo e/ou como um sistema de queimador de ventilação forçada. Em principio é igualmente possível que um sistema de queimador seja realizado como um sistema de queimador de difusão.

O sistema de queimador (10) compreende um dispositivo de queimador (12). O dispositivo de queimador (12) é realizado como um dispositivo de queimador de pré-mistura.

O dispositivo de queimador (12) compreende uma unidade de queimador (20). A unidade de queimador (20) é realizada como uma unidade de queimador de pré-mistura. Além disso, a unidade de queimador (20) é realizada como uma unidade de queimador de gás, particularmente como uma unidade de queimador de gás para o aquecimento de água. A unidade de queimador (20) está prevista para, em pelo menos um estado operacional de aquecimento, queimar um fluido de aquecimento. A unidade de queimador (20) está prevista para aquecer um fluido, particularmente água. A unidade de queimador (20) está livre de uma unidade de arrefecimento, a qual está prevista para arrefecer a unidade de queimador (20) . Alternativamente, uma unidade de queimador pode ser realizada como uma unidade de queimador de liquido, por exemplo uma unidade de queimador de óleo, como uma unidade de queimador multicombustivel de funcionamento simultâneo, como uma unidade de queimador de ventilação forçada e/ou como uma unidade de queimador de difusão. Além disso, a unidade de queimador pode estar prevista para aquecer um óleo térmico, um vapor e/ou ar. Em principio é igualmente possível que uma unidade de queimador apresente uma unidade de arrefecimento, particularmente uma unidade de arrefecimento de líquido e vantajosamente uma unidade de arrefecimento de água, a qual está prevista para arrefecer a unidade de queimador.

A unidade de queimador (20) compreende um componente (22) realizado como grelha. O componente (22) delimita parcialmente uma câmara de combustão não mais detalhadamente representada. O componente (22) circunda uma pluralidade de aberturas de queimador. As aberturas de queimador são realizadas de forma rômbica. No estado operacional de aquecimento o fluido de aquecimento flui para a câmara de combustão através das aberturas de queimador. A câmara de combustão queima o fluido de aquecimento mediante a formação de chama. Alternativamente, as aberturas de queimador podem ser realizadas de forma redonda, triangular, retangular, hexagonal e/ou similar. É igualmente possível que um componente da unidade de queimador circunde apenas uma abertura de queimador.

fluido de aquecimento é realizado como um fluido de mistura. 0 fluido de aquecimento apresenta um componente de mistura. 0 componente de mistura é realizado como um fluido contendo oxigénio. 0 componente de mistura é realizado como um gás contendo oxigénio. 0 componente de mistura é realizado como ar. Além disso, o fluido de aquecimento apresenta um componente de mistura adicional. 0 componente de mistura adicional do fluido de aquecimento é realizado como um fluido combustível. 0 componente de mistura adicional do fluido de aquecimento é realizado como um gás combustível, particularmente gás natural, propano e/ou butano. Alternativamente, um componente de mistura pode ser realizado como um líquido contendo oxigénio. Além disso, o componente de mistura pode ser realizado como um gás de oxigénio puro. Além disso, um componente de mistura adicional pode ser realizado como um líquido combustível, por exemplo gasolina, gasóleo e/ou óleo combustível.

dispositivo de queimador (12) apresenta uma linha de fluido (30). A linha de fluido (30) está fluidicamente ligada com a unidade de queimador (20) . A linha de fluido (30) está termicamente acoplada com a unidade de queimador (20) . A linha de fluido (30) é realizada como um tubo. A linha de fluido é realizada de forma não flexível. A linha de fluido (30) é realizada a partir de um material com condutividade térmica. A linha de fluido (30) apresenta uma superfície de secção transversal de linha constante. A linha de fluido (30) apresenta uma superfície de secção transversal de linha circular. Alternativamente, uma linha de fluido pode ser realizada como um tubo, particularmente flexível. Além disso, uma linha de fluido pode apresentar uma superfície de secção transversal de linha pelo menos essencialmente elíptica, pelo menos essencialmente semicircular, pelo menos essencialmente triangular, pelo menos essencialmente hexagonal e/ou pelo menos essencialmente quadrangular, particularmente pelo menos essencialmente retangular, vantajosamente pelo menos essencialmente quadrada, cujos cantos podem ser realizados de forma arredondada.

A linha de fluido (30) está prevista para conduzir o componente de mistura do fluido de aquecimento. A linha de fluido (30) está prevista para conduzir o componente de mistura adicional do fluido de aquecimento. A linha de fluido (30) está prevista para disponibilizar uma zona de mistura do componente de mistura e do componente de mistura adicional. A linha de fluido (30) está prevista para alimentar o fluido de aquecimento na unidade de queimador (20). A linha de fluido (30) apresenta uma parede (32). A parede (32) delimita parcialmente uma zona interna (34) da linha de fluido (30) . O componente (22) da unidade de queimador (20) delimita a zona interna (34) em relação à câmara de combustão.

O dispositivo de queimador (12) compreende um bico injetor propulsor (60). O bico injetor propulsor (60) está previsto para injetar um fluido propulsor. O bico injetor propulsor (60) está previsto para aspirar um fluido de aspiração por meio do fluido propulsor. O bico injetor propulsor (60) está previsto para acelerar o fluido de aspiração, particularmente ao longo de um eixo longitudinal da linha de fluido (30), por meio do fluido propulsor. O bico injetor propulsor (60) está previsto para transportar o fluido de aspiração para a linha de fluido (30) por meio do fluido propulsor. O bico injetor propulsor (60) está previsto para transportar o fluido de aspiração para a unidade de queimador (20) por meio do fluido propulsor. O fluido de aspiração é realizado como o componente de mistura do fluido de aquecimento. O fluido propulsor é realizado como o componente de mistura adicional do fluido de aquecimento. Alternativamente, um sistema de queimador pode apresentar uma pluralidade de bicos injetores propulsores. Além disso, um fluido propulsor pode ser realizado como um componente de mistura de um fluido de aquecimento. Além disso, um fluido de aspiração pode ser realizado como um componente adicional de um fluido de aquecimento.

O dispositivo de queimador (12) compreende uma unidade de regulação (40). Nas Figuras 2 e 3 é apresentada a unidade de regulação (40) num estado normal. Além disso, a unidade de regulação (40) nas Figuras 4 e 5 é apresentada num estado limite. A unidade de regulação (40) apresenta estados intermédios, os quais geram uma transição contínua entre o estado normal e o estado limite. Por razões de simplicidade uma função da unidade de regulação (40) apenas é explicada com base no estado normal e no estado limite.

A unidade de regulação (40) é realizada separadamente da linha de fluido (30) . A unidade de regulação (40) está disposta numa extremidade de linha da linha de fluido (30), a qual está oposta à unidade de queimador (20) . Alternativamente, uma unidade de regulação pode estar disposta num lado interno de uma parede de uma linha de fluido e/ou numa extremidade da linha de fluido voltada para a unidade de queimador. Além disso, uma unidade de regulação pode estar disposta diretamente numa unidade de queimador. É igualmente possível que pelo menos uma parte de uma linha de fluido forme pelo menos uma parte de uma unidade de regulação e/ou que a linha de fluido e a unidade de regulação sejam idênticas.

A unidade de regulação (40) regula o débito do componente de mistura na linha de fluido (30). A unidade de regulação (40) regula um fluxo volumétrico do componente de mistura transportado pelo bico injetor propulsor (60) até à unidade de queimador (20) . A unidade de regulação (40) regula um débito do componente de mistura na linha de fluido (30) em função de uma temperatura da unidade de queimador (20) . A unidade de regulação (40) está prevista para, por meio da regulação do débito do componente de mistura, compensar variações de temperatura, particularmente oscilações de temperatura, da unidade de queimador (20) . A unidade de regulação (40) à medida que aumenta a duração do estado operacional de aquecimento gera uma redução das variações de temperatura. Mais particularmente, a unidade de regulação (40) reduz as variações de temperatura para no máximo 160°C, particularmente no máximo 120°C, vantajosamente no máximo 80°C e particularmente vantajosamente no máximo 50°C.

A temperatura da unidade de regulação (40) está correlacionada com uma temperatura da unidade de queimador (20) . A unidade de regulação (40) está termicamente acoplada com a unidade de queimador (20). A unidade de regulação (40) está termicamente acoplada com a linha de fluido (30) . A unidade de regulação (40) está acoplada com a unidade de queimador (20) por meio de condução térmica. A unidade de regulação (40) está termicamente acoplada com a unidade de queimador (20) por meio da linha de fluido (30). A linha de fluido (30) está prevista para, no estado operacional de aquecimento, conduzir calor da unidade de queimador (20) para a unidade de regulação (40) . A unidade de regulação (40) está acoplada com a unidade de queimador (20) por meio de radiação térmica. A condução térmica e a radiação térmica contribuem pelo menos em grande parte para uma transferência de calor da unidade de queimador (20) para a unidade de regulação (40) . Em principio é igualmente possível que um fluxo térmico contribua pelo menos em grande parte para uma transferência de calor de uma unidade de queimador para uma unidade de regulação.

A unidade de regulação (40), para regular o débito, altera uma secção transversal da linha de fluido (30). A unidade de regulação (40) está prevista para alterar a secção transversal da linha de fluido (30) para regular o débito de forma não escalonada. A unidade de regulação (40) está prevista para alterar continuamente a secção transversal da linha de fluido (30) para regular o débito. No estado normal a unidade de regulação (40) ajusta uma secção transversal menor da linha de fluido (30) do que no estado limite. Alternativamente, uma unidade de regulação pode regular uma secção transversal de uma linha de fluido de forma escalonada.

A unidade de regulação (40) apresenta um elemento de regulação (42) . O elemento de regulação (42) está disposto na parede (32) . O elemento de regulação (42) está disposto na extremidade de linha da linha de fluido (30). Uma primeira extremidade do elemento de regulação (42) está ligada com a parede (32). Uma segunda extremidade diferente da primeira extremidade do elemento de regulação (42) está disposta de forma móvel em relação à parede (32). A segunda extremidade do elemento de regulação (42), no estado normal, está disposta mais próxima do eixo longitudinal da linha de fluido (30) do que no estado limite. Alternativamente, um elemento de regulação pode estar disposto num lado interno de uma parede de uma linha de fluido. Além disso, uma extremidade de linha pode estar voltada para uma unidade de queimador.

O elemento de regulação (42) é realizado em forma de disco e/ou em forma de placa. O elemento de regulação (42) é realizado de forma pelo menos essencialmente trapezoidal e/ou pelo menos essencialmente parabólica. O elemento de regulação (42) observado na direção perpendicular em relação a um plano de extensão principal do elemento de regulação (42) é realizado de forma pelo menos trapezoidal e/ou pelo menos essencialmente parabólica. Alternativamente, um elemento de regulação pode ser realizado de forma pelo menos essencialmente triangular, pelo menos essencialmente quadrangular, particularmente pelo menos essencialmente retangular, pelo menos essencialmente semicircular, pelo menos essencialmente semioval e/ou pelo menos essencialmente hiperbólica.

O elemento de regulação (42) é constituído por um material inteligente. O material inteligente é realizado como um material inteligente estimulado por temperatura. O material inteligente é realizado como um material inteligente de forma variável. O elemento de regulação (42) é realizado como um bimetal, particularmente um bimetal térmico. Alternativamente, um material inteligente pode ser realizado como um material inteligente estimulado eletricamente, por exemplo como um polímero com memória de forma eletroativo. Além disso, um elemento de regulação pode ser constituído por uma liga com memória de forma, particularmente estimulada por temperatura e/ou por um polímero com memória de forma, particularmente estimulado por temperatura.

A unidade de regulação (40) apresenta sete elementos de regulação adicionais (44, 46), dos quais apenas dois elementos de regulação adicionais (44, 46) estão providos de números de referência. Os elementos de regulação adicionais (44, 46) são realizados de forma estrutural e funcional essencialmente idêntica ao elemento de regulação (42) . A unidade de regulação (40) regula o débito do componente de mistura na linha de fluido (30) por meio do elemento de regulação (42) e por meio dos elementos de regulação adicionais (44, 46) . O elemento de regulação (42) e os elementos de regulação adicionais (44, 46) estão dispostos de forma homogeneamente distribuída na parede (32) na direção circunferencial. Alternativamente, uma unidade de regulação pode apresentar um número de elementos de regulação adicionais diferente de sete.

A Figura 6 apresenta esquematicamente um diagrama de uma proporção de ar de combustão de referência, particularmente de uma relação de referência de ar-para-combustível, de uma unidade de queimador de referência de um sistema de queimador de referência em função de uma pressão de um fluido de aquecimento de referência. O sistema de queimador de referência é idêntico ao sistema de queimador (10), contudo não apresenta qualquer unidade de regulação de referência correspondente à unidade de regulação (40) do sistema de queimador (10) . A pressão do fluido de aquecimento de referência é aplicada num eixo das abcissas (50). Além disso, a proporção de ar de combustão de referência é aplicada num eixo das ordenadas (52).

A unidade de queimador de referência pode ser operada em pelo menos um estado de alta pressão de referência (54) e em pelo menos um estado de baixa pressão de referência (56). No estado de alta pressão de referência (54) a pressão do fluido de aquecimento de referência é mais elevada do que no estado de baixa pressão de referência (56) . No estado de alta pressão de referência (54) uma distância de uma chama do queimador de referência em relação a uma superfície do queimador de referência é superior àquela no estado de baixa pressão de referência (56) . No estado de alta pressão de referência (54) uma temperatura da superfície do queimador de referência é inferior àquela no estado de baixa pressão de referência (56). No estado de alta pressão de referência (54) uma variação de temperatura da superfície do queimador de referência é inferior àquela no estado de baixa pressão de referência (56). No estado de alta pressão de referência (54) a proporção de ar de combustão de referência é superior àquela no estado de baixa pressão de referência (56).

No estado de alta pressão de referência (54) a proporção de ar de combustão de referência é essencialmente constante. No estado de alta pressão de referência (54) a proporção de ar de combustão de referência é essencialmente independente da pressão do fluido de aquecimento de referência. No estado de baixa pressão de referência (56) a proporção de ar de combustão de referência está correlacionada com a pressão do fluido de aquecimento de referência. No estado de baixa pressão de referência (56) a proporção de ar de combustão de referência diminui à medida que diminui a pressão de referência.

A unidade de regulação (40), no estado operacional de aquecimento da unidade de queimador (20), reduz o débito do componente de mistura na linha de fluido (30) em comparação com uma linha de fluido de referência não regulada no caso de uma diminuição de temperatura da unidade de queimador (20) . Uma redução relativa do débito do componente de mistura na linha de fluido (30) em comparação com a linha de fluido de referência é tanto maior, quanto menor é a temperatura da unidade de queimador (20). No caso de um aumento de temperatura da unidade de queimador (20) a unidade de regulação (40) aproxima-se do estado limite. No caso de uma diminuição de temperatura da unidade de queimador (20) a unidade de regulação (40) aproxima-se do estado normal.

A unidade de regulação (40) regula o débito do componente de mistura, de forma que uma relação de mistura do componente de mistura em relação ao componente de mistura adicional, particularmente uma proporção de ar de combustão, é independente de uma pressão do fluido de aquecimento. A unidade de regulação está prevista para aumentar a proporção de ar de combustão num estado de baixa pressão da unidade de queimador (20) em relação com o estado de baixa pressão de referência (56) da unidade de queimador de referência. A unidade de regulação (40) está prevista para, por meio da regulação do débito do componente de mistura, ajustar uma proporção de ar de combustão constante em relação à pressão do fluido de aquecimento. A unidade de regulação (40) está prevista para compensar uma dependência da proporção de ar de combustão em relação à pressão do fluido de aquecimento gerada através do bico injetor propulsor (60) por meio da regulação do débito do componente de mistura. A unidade de regulação (40) está prevista para, no estado limite e no estado normal, ajustar a mesma proporção de ar de combustão.

Num estado de alta pressão da unidade de queimador (20) a unidade de regulação (40) está no estado normal. A unidade de regulação (40) no estado normal está prevista para manter a proporção de ar de combustão inalterada em relação à proporção de ar de combustão de referência. A unidade de regulação (40) no estado normal está prevista para ajustar uma proporção de ar de combustão essencialmente constante.

Num estado de baixa pressão da unidade de queimador (20) a unidade de regulação (40) está no estado limite. A unidade de regulação (40) está prevista para, através de uma regulação contínua do débito do componente de mistura na linha de fluido (30) evitar um alcance total do estado limite. A unidade de regulação (40) no estado limite está prevista para, no caso de uma diminuição de pressão do fluido de aquecimento, evitar uma diminuição da proporção de ar de combustão. A unidade de regulação (40) no estado limite está prevista para aumentar a proporção de ar de combustão em relação à proporção de ar de combustão de referência. A unidade de regulação (40) no estado limite está prevista para ajustar uma proporção de ar de combustão essencialmente constante em relação à pressão do fluido de aquecimento. A unidade de regulação (40) no estado limite está prevista para aumentar uma velocidade de fluxo do componente de mistura na linha de fluido (30) em relação à linha de fluido de referência e, por conseguinte, aumentar um arrefecimento, particularmente convectivo, da unidade de queimador (20) em relação à unidade de queimador de referência.

Lisboa, 20 de setembro de 2017

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de queimador (12), particularmente um dispositivo de queimador de pré-mistura, com uma unidade de queimador (20), pelo menos um componente de mistura, particularmente ar, de um fluido de aquecimento é conduzido por pelo menos uma linha de fluido (30), e, com pelo menos uma unidade de regulação (40), em que a regulação de um débito do componente de mistura na linha de fluido (30) em função de uma temperatura da unidade de queimador (20) ser efetuado por uma unidade de regulação (40), caracterizado por a unidade de regulação (40) apresentar uma pluralidade de elementos de regulação (42, 44, 46), os quais estão dispostos de forma homogeneamente distribuída numa parede (32) da linha de fluido (30).
2. Dispositivo de queimador (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o débito ser regulado através da alteração de uma secção transversal da linha de fluido (30) pela unidade de regulação (40) .
3. Dispositivo de queimador (12) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a unidade de regulação (40) apresentar pelo menos um elemento de regulação (42, 44, 46), o qual é constituído pelo menos parcialmente por um material inteligente.
4. Dispositivo de queimador (12) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a unidade de regulação (40) apresentar pelo menos um elemento de regulação (42, 44, 46), o qual é realizado pelo menos parcialmente como um bimetal.
5. Dispositivo de queimador (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos de regulação (42, 44, 46) serem realizados de forma pelo menos essencialmente trapezoidal e/ou de forma pelo menos essencialmente parabólica.
6. Dispositivo de queimador (12) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a proporção de mistura do componente de mistura para pelo menos um componente de mistura adicional, particularmente um gás combustível, do fluido de aquecimento ser independente de uma pressão do fluido de aquecimento através da regulação do débito pela unidade de regulação (40).
7. Sistema de queimador (10), caracterizado por compreender um dispositivo de queimador conforme descrito em qualquer uma das reivindicações anteriores.
8. Processo para a operação de um dispositivo de queimador (12), particularmente conforme descrito com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, com uma unidade de queimador (20), com pelo menos uma linha de fluido (30), a qual está prevista para conduzir pelo menos um componente de mistura, particularmente ar, de um fluido de aquecimento, e, com pelo menos uma unidade de regulação (40), caracterizado por em pelo menos uma etapa de processo um débito do componente de mistura na linha de fluido (30) ser regulado por meio da unidade de regulação (40) em função de uma temperatura da unidade de queimador (20).

Lisboa, 20 de janeiro de 2022