PT84200B - Sistema de proteccao termica laminar - Google Patents

Description

 invenção refere-se a um sistema de protecção térmica lami nar para o isolamento térmico de paredes de condutas, tobagens e tanques, particularmente para o isolamento térmico de condutas que trans portam produtos da combustão de motores de combustão interna, como por exemplo motores a diesel, sistema esse que consiste em pelo menos uma chapa que rodeia a parede da conduta e pelo menos uma camada isoladora aniaxial com a secção recta da conduta que se quer isolar, formando espaço (s) essenoialmente fechado(s) cheio (s) com ar livre, gás ou outro material isolador.

Como se sabe, os gáses de exaustao que saiem da câmara de combustão dos motores de combustão interna, especialmente da dos mo tores a diesel, continuam a conter uma quantidade considerável de ener· gia térmica.

Consequentemente, estes gáses de exaustao sao arrefecidos com água nas condutas da cabeça do cilindro e no tubo de exaustão a

fim de manter a energia térmica, carregada de elementos estruturais contidos nas condutas, a um nível tolerável. Enbora os tubos de exaus·· tão dos motores turbo carregados estejam ocasionalmente moderadamente isolados térmicamente, a conduta de exaustão da cabeça do cilindro e a torbina de gás são intensamente arrefecidas com água. 0 conteúdo térmico dos gáses de exaustão é consideravelmente dissipado pela água de arrefecimento. Sendo por isso substâncialmente reduzida a quantidade de energia térmica para uma segunda utilização. Segundo nés, a energia térmica a utilizar uma segunda vez poderia substâncialmente aumentada se as condutas de transporte do meio térmico estivesem equipadas com um isolamento térmico eficaz que suportasse convenientemente as condições de carga e de funcionamento, através do qual as condutas e as unidades estruturais, em particular nos casos apontados, ficassem protegidas contra a excessiva carga térmica, isto é, aquecimento at§ altas temperaturas não permissíveis sem redução do elevado conteúdo térmico dos gáses de exaustão emergentes e exoluindo-se o arrefecimento intensivo por meio de água, ou restringindo consideravelmente a possibilidade de uma segunda utilização.

Poder-se-â estabelecer que o reconhecimento de que atrás foi dito poderá ser extensível a um campo técnico muito mais vasto quo o dos motores de combustão interna, já que a medida inevitável se encontra no sistema térmo-energétioo o mais diversificado possível, que o (ainda) elevado conteúdo térmico dos meios térmicos considerados como produtos similares, espeoialmente que o dos gáses ou líquidos terão de ser reduzidos através do arrefecimento aquando da sua saída ou a»«mazenagem intermédia, de forma a evitar a carga térmica excessiva das unidades extruturais penetradas por, ou em contacto, com os meios de alto contéudo térmico. í fácil de ver que na maioria dos tais casos, as oportunidades e perspeotivas da segunda utilização poderião aumentar grandemente se a carga térmica de valor efectivo no ambiente pudesse ser mantida abaixo dos valores limite permissíveis com um isolamento térmico apropriado e eficaz das condutas, especialmente das paredes da tubagem e tamques, enquanto o conteúdo térmico dos meios flu··

idos ou. armazenados deve ser preservado da melhor forma possível. Se as nossas observações, o problema principal está no facto de que a secção recta principal das condutas transportadoras dos meios é geralmente complicada, possuindo várias curvaturas e ramificações dispostas no interior da rede de distribuição e outras zonas, pelo que são frequen temente estreitos e inacessíveis. Além disso, nas máquinas hidráulicas e especialmente nos motores de combustão interna os meios fuídos são frequentemente caracterizados por pulsação e elevada pressão interna, pelo que as condutas e em especial as suas paredes, estão expostas tam bém a uma carga dinâmica. 0 problema está em desemvolver o dito esolamento térmico eficaz ou protecção térmica que exiga um pequeno espaço, que preserve durante um largo períúdo de tempo as referidas carga térmica dinâmica, pelo que o que a traz esbuçamos será explorável a uma larga escala dentro deste campo.

Oonhecem-se diferentes fontes âcerca de protecções térmicas laminares compropriedade de isolamento térmico eficazes. Há por exemplo o caso da Especificação da Patente Húngara Ν'2 99*721, em que se? descreve um sistema de isolamento térmico e sonoro através de uma camada de ar, construído a. partir de elementos celulares similares,em que pelo menos uma parede das unidades de isolamento está na direcção da espessura da camada da cubertura de ar, que serve como peça de distânciação assegurando a espessura d.a dita camada de ar. Desta forma a cobertura de isolamento térmico de multi-camadas (ou de isolamento sonoro) , pode SEr aplicada à volta dos tubos transportadores dos conteúdos. Na espessificação da Patente DE com um número 2361.036 descreve-se, por seu turno, um sistema de isolamento térmico lâminar 0 qual consiste no conjunto de tubos concêntricos dispostos à volta do tubo transportador dos meios. As camadas de ar livres encontram-se nos espaços cilíndricos entre os elementos tubulares fixos na posição radial por peças de distanciação, enquanto que a disposição dos elementos de isolamento térmico, pré-fabricados com 0 comprimento especificado à volta dos comprimentos diferentes do tubo, e 0 necessário movimento, de dilatação livre são assegurados pela extensão variável dos elemen tos de isolamento térmico, dentro de certos limites, com a sua constri ção, telescópica. Na Especificação da Patente Inglesa 1283329,tál isolamento térmico é principalmente aplicado à volta do exterior dos tubos de maior diâmetro das estações de poder atómico, sendo construído por tubos de multi-camadas consistindo em tubos multi-celulares elementares que encaixam uns nos outros. A sua vantagem reside no exceler te efeito de isolamento térmico com a utilização de uma quantidade de i

| material relativamente pequena, vantagem essa ainda mais valorizada I pelo facto de so uma pequeno proporção dos elementos de isolamento téi

I mico estar em contacto directo com a superfície da parede térmica.

Contudo, os sistemas de protecção térmica laminar ou isoladores térmicos acima descritos não são apropriados para proceder ao isolamento térmico na proximidade de alterações direccionais das condutas ou tubagens, cotovelos e perfis de espaço ou ligações. Da mesma forma, esse sistemas não são aplicáveis ao isolamento térmico de supeifícies internas de condutas relativamente estreitas, já que são em paite ámplos e em parte não são estanques à pressão e carga dinâmica, exigindo o seu conjunto um amplo espaço.

Esta invenção tem por objectivo um processo de protecção térmica lâninar que não possua as mesmas desvantagens dos sistemas conhecidos, que posiblite uma utilização mais extensa do reconhecimento atrás delineado, sendo primeiro que tudo um processo apropriado para o isolamento térmico de condutas que transportam os produtos e que possuem uma complicada secção recta, enquanto assegura, simultâniamente, um carregamento mecânico e térmico elevado.

objectivo desta invenção é alcançado com a construção de um tal sistema de protecção térmica laminar, em que pelo menos uma parede de pelo menos uma camada do isolamento térmico, especialmente a camada de folga de ar do sistema de protecção térmica laminar aplicada na parede interna da conduta que se pretende isolar segundo a presente invenção, consistir em chapa (s) com pontas salientes a que se conferiu configuração (s) especial que se adapta à parte interna da » //21 «?:

formação geométrica existente da parede da conduta que se pretente isclar, a qual está dotada com elementos distanciadores com a forma de agulha que estão salientes, pelo menos, dum lado da superfície da chapa* Tais formas de realização do sistema de protecção térmica laminar da presente invenção provaram ser vantajosas, em que o isolamento térmico contém pelo menos duas camadas isoladoras concêntricas, especialmente um espaço de folga de ar, e a (s) chapa (s) separadora (s) intermédia (s) que consite (m) em chapa (s) com pontas salientes dotadas com elementos distanciadores com a forma de agulhas que saiem de ambos os lados da superfície da chapa*

A (s) chapa (s) com pontas salientes que envolve a camada isoladora térmica mais próxima da parede da conduta, especialmente a folga de ar, asenta directamente sobre a parede da conduta ou, no caso de outras construções, sobre um distânciador do isolamento que recobre a parede da conduta. Uma vez que o suporte está unicamente restricto às superfícies das pontas salientes distanciadores, as ligações condutoras térmicas directas ocorrem apenas em pequenas superfícies neglicenciáveis* Segundo a presente invenção, as formas de realização preferidas do sistema de protecção térmica laminar e simultaneamente os seus campos de aplicação particulares são representados por tais isolamentos térmicos, cuja camada interior que está em contcato com o meio que passa na conduta é formada por, pelo menos uma chapa placada resistente ao calor com a face apropriadamente sobreposta* Segundo a presente invenção, em certos casos prefere-se a construção e aplicação de protecções térmicas laminares com uma resistênoia maior ao fenómeno da erosão. Com esta finalidade, poder-se-á dotar a face interior da (s) chapa (s) placada (s) que está em contacto directo com o meio que passa através da conduta, com um revestimento cerâmico resistete ao calor* 1 construção de tais protecções térmicas laminares segundo a presente invenção é igualmente viável, a qual é dotada com um inserto de camada isoladora térmica instalado dentro da (s) camada (s) isoladora (s) térmica (s), especialmente dentro do (s) espaço (s) de ar livre, principalmente entre a (s) chapa (s) placada (s) e a (s) cha7

pa, (s) oom ipontaa salientes mais próxima (s), ou o dietânciador de isolamento. Poderá ser vantajoso que as protecções térmica» da presenie invenção aplicadas às superfícies internas das condutas, tenham uma forma tal que o raio de curvatura ao longo dos rebordos de entrada da conduta de transporte do meio reduza a resistência à passagem. Poder-se-à aperfeiçoar a capacidade de isolamento térmico das protecções térmicas se pelo menos uma superfície da (s) chapa (s) com pontas salientes fôr sobreposta. Para o caso especial de grandes condutas éacoz selhavél para além de ser necessário, que pelo menos as chapas com poz tas salientes se jam dotadas com juntas de compensação no seu sentido longitudinal.

caracteristica principal da presente invenção é descrita detalhadamente com algumas formas de realização fornecidas à laia de exemplo, e com o auxílio dos desenhos anexos em que:

Figura 1:1 um desenho de pormenor semi-seccional do sistema de protecção térmica laminar da presente invenção, aplicado à superfície interna de uma conduta essen·· cialaente cilíndrica.

Figura 2-4: São desenhos de pormenor semi-seccional de protecções térmicas laminares do tipo de paredes internas, cuja função e disposição são iguais às ilustradas na Figura 1.

Figura 5: B uma vista seccional de chapas cilíndricas com poitas salientes dotada de elementos distanciadores com a forma de agulha que estão salientes de um la do e de ambos os lados.

Figura 6: 1 uma vista seccional de um outro sistema de protecção térmica laminar de acordo com a presente inven8

çao, dado a título de exemplo.

Figura 7s í um desenho de pormenor que ilustra a secção recta da protecção térmica segundo a Figura 4, perpendicular & direcção por que segue o meio.

Figura 8 · 9: Vista seccional mostrando as juntas de compenejção formadas em protecções térmicas laminares do tipo de paredes internas, dispostas em secções de longas e continuas condutas.

As Figura 1 a 4 e 6 ilustram o plano semi-seccional das foj» mas de realização, dadas a título de exemplo, do sistema de protecção térmica laminar da presente invenção, apropriado para o isolamento térmico interior das condutas de secção circular e transportadoras do meáo principais. Na Figura 1, uma primeira chapa de pontas salientes (1) essencialmente cilíndrica e uma segunda chapa de pontas salientes (2) estão assentes na parede interna Am conduta (3) com o auxilio de um e·· lemento apropriado· As chapas com pontas salientes (1) da extremidade direita da conduta estão dubradas em direcção da margem de entrada e unidas umas às outras· 1 margem da primeira chapa com pontas salientou (1) que está em contacto directo com a parede da conduta (3) está fir· memente encaixada no recesso de assentamento que está na parede da cot.· duta (3). A Figura ilustra claramente que desta forma os espaços de aa livre (2) do isolamento térmico estão entre a parede da conduta (3) e a primeira chapa de pontas salientes (1), bem como estão entre esta ultima e a segunda chapa interior de pontas salientes (1), sendo os ditos espaçãs de ar livre (2) estanques a gás contra o meio térmioo gasoso, especialmente contra o fluxo de exaustão gasoso na conduta· 0 raio da curvatura-raio r- da chapa de pontas salientes interna (1) no rebordo da entrada, reduz favorávelmente a resistência ao fluxo · Na

Figura 2 mostra-se uma construção similar, só que aqui a primeira chapa de pontas salientes (1) assenta directamente, não nas paredes da conduta, mas distftnciador do isolamento (4) colocado dentro da parede da conduta (3) formando mais outra camada de isolamento térmico· Tal forma de realização está ilustrada na Figura 3, em que uma camada placada (5) que serve como uma camada de isolamento térmico adicional está situada entre a chapa com pontas salientes (1) que assenta directamenta sobre a parede da conduta (3) e uma chapa placada (6) cujo diâmetro é mais curto que o diâmetro da phapa com pontas salientes(l) unida & primeira pela margem de entrada da conduta· Também aqui, um espaço de ar livre (2) forma uma camada de isolamento térmico altamente ' eficaz entre a parede da conduta (3) e a chapa com pontas salientes (1)· As chapas com pontas salientes (1) das protecções térmicas liminares da presente invenção ilustradas nas Figuras 1 a 3, são construídas con té enologia de pressão, a partir de material metálico em forma de folha· Os elementos distânoiadores com a configuração de agulha que estão salientes da superfície da chapa são comprimidos da folha de metal con o auxilio de um cunho com pontas salientes· Uma protecção térmica com chapa com pontas salientes (7) dotada de elementos distanciadores com a forma de agulha que estão salientes de ambos os lados da superfície da placa é a ilustração da Figura 4· Nesta construção, as pontas salientes da chapa de pontas salientes (7) assentam uma parte directamente sobre a superfície da conduta (3) e outra parte uma camada placada (6), formando-se asssim um espaço de ar livre (2) de isolamento térmico em ambos os lados da chapa de pontas salientes (7)· 0 plano seccional das chapas de pontas salientes (9) * (10) produzido por enrrolamento que está ilustrado na Figura 5· A chapa com pontas salientes (9) está dotada com elementos de superfície com a forma de agulha que estão salientes apenas de um dos lados da superfície da chapa,emquanto que a chapa com pontas salientes (10) com elementos de superfície com a forma de agulha está saliente em ambos os lados da superfíoie da placa· Na Figura 6 vê-se uma protecção térmica similar à ilustrada na Figura 4, usando uma chapa com pontas salientes cilíndrica. Obtai -se uma protecção térmica de superfície resistente à erosão e uso e

- co« propriedades de isolamento térmico aperfeiçoado, dotando-se o interior da camada placada (6) com um revestimento de material cerâmico (8i. Is propriedad.es de isolamento térmico do sistema de protecção térmica laminar da presente invenção pode ser ainda mais aperfeiçoado através de métodos convencionais, tais como o método de fazer sobrepor as superfícies da chapa e a selecção apropriada dos matérias estruturais a utilizar· 0 material estrutural das chapas oom pontas salientes (1,7,9 e 10) pode ser aço resistente ao calor ou qualquer outro material estrutural em certos casos, como por exemplo, plástico resistente ao calor· 0 mesmo se aplica à selecção do material estrutural a usar no distánoiador do isolamento (4) e camada placada (6). No inserto da camada (5) pode-se utilizar algodão mineral ou plástico espumoso.

Uma vez que sob condioçoes de funcionamento a protecção térmica aplicada à parede da conduta (3) será inevitavélmente aquecida, é preferível e ooasionalmente necessário assegura a posibilidade de movi I ~ mentos de dilataçao no sentido longitudinal e radial para os elementos da chapa laminar· Com esta finalidade e segundo 0 método ilustrado na Figura 7, ^as juntas de compensação estão dotadas com um corte ao longo do generatrix para receber a chapa com pontas salientes e com um eleaento de pressão para fazer sobrepor as camadas placadas· As juntas de compensação longitudinais (11) dos elementos da chapa mencionada na Figura 8, são formadas pela interrupção no sentido longitudinal dos elementos contínuos, A fim de evitar que a protecção térmica seja penetrada, através dos espaços de ar livre, pelo meio flido quente, consegue-se que a chapa placada seja estanque ao gás através da construção de margens do tipo de menbranas· Tal irá naturalmente aumentar a resis tência à entrada do fluxo, sendo por isso recomendado nos casos em que o isolamento térmico de uma conduta já existente é feito com a subsequp ente instalação de protecção térmica· Segundo a Figura 9, está construção é preferida para os casos de condutas designadas para receber isolamento térmico com o sistema de protecção térmica laminar da presente invenção, em que 0 espaço de construção é dotado para a margem em forma de menbrana estanque ao meio gasoso, selando a junta de compensação

(11) da chapa placada com uma espanção local apropriada da parede da da conduta, mas sem estreitar a secção recta livre do fluxo·

No caso de um isolamento térmico eficaz das condutas transportadoras do g&s de exaustão de um motor turbo-diesel, se se usar um sistema de protecção térmica laminar de acordo com a presente inven ção, ter-se-ao as seguintes vantagens;

A quantidade de calor admitida pelo motor para dentro do tur bocarregador aumentará em 10-15^} pelo que a quantidade e a presão do ar alimentado pelo turbo carregador aos cilindros do motor será mais elevado· Como resultado o consumo específico de fuel do motor será inferior enquanto que por outro lado a carga térmica nas partes quentes do motor sefa reduzida, prolongando-se consequentemente a expectativa de duracção do motor· 0 ar de presão mais elevada e a quantidade injeo tada nos cilindros do motor irão resultar em potência de motor mais ¹ elevada· Adicionalmente, as posibilidades de uma utilização secundária do ainda elevado contendo térmico dos gáses de exaustão são mais favoráveis, especialmente no caso de equipamento de fábrica com elevada potência de motor, veículos, como por exemplo barcos movidos a Diesel· A utilização secundária da energia térmica poderá ser levada a cabo, por exemplo, em percursos auxiliares, funcionamento de equipamento suplementar, produção de vapor ou fornecimento de água quente·

Claims (9)

1*- Sistema de protecção térmica laminar para o isolamento térmico cLe paredes de condutas, tubagens e tanques, particularmente para o isolamento térmico de condutas que transportam os produtos da combustão de motores de combustão interna, que consiste em pelo menos uma chapa que rodeia a parede da conduta e pelo menos uma camada isoladora uniaxial cot» a secção recta da conduta que se pretende isolar, formando espaço (s) essencialmente fechado (s) cheio (s) com ar livre, gás ou outro material isolador, caracterizado pelo facto de, pelo menos, uma camada isoladora térmica especialmente a da folga de ar (2) do sistema de protecção térmica aplicado na parede da conduta que se pretende isolar consistir em chapa (s) com pontas salientes (1,7,9,10) a que previamente se conferiu uma configuração especial que se adapta & formação geométrica da parede da conduta (3) que se pretende isolar, dotada com elementos distânciadores com a forma de agulha que estão salientes dum lado da superfície da chapa.

2»-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com a rei vindicação 1, caracterizado pelo facto de consistir em pelo menos duas camadas isoladoras concêntricas, particularmente, um espaço de ar livre (2) e as chapas separadoras intermédias consistirem em chapai com pontas salientes (7,10) dotadas com elementos distanciadores ca® a forma de agulhas que saiem de ambos os lados da superfície da chapa.

3*-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com as reivindicações 1 ou 2 , caracterizado pelo facto de as chapas can pontas salientes (1,7,10) que envolvem a camada isoladora térmica mais próxima da parede da conduta (3) a ser isolada, especialmente, o espaço de ar livre (2), assentar directamente sobre a parede da conduta (3)·

4*-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de a chapa tas salientes (1) que envolve a camada isoladora térmica mais próxima da parede da conduta (3) a ser isolada termicamente, especialmente o espaço de ar livre (2), assentar sobre um distanciador do isolamento (4) que recobre a parede da conduta.

5*-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com quali quer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de a sua camada. interior em contacto com o meio que passa na conduta, ser formado por, pelo menos, uma chapa placada resistente ao calor (6), com a face apropriadamente sobreposta.

6>-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de a face interior do (s) placado (s) (8) em contacto directo com o meio que passa através da conduta ser dotacla com um revestimento cerâmico (ô) resistente ar calor.

Ί* -Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com quall· quer das reivindicações 1 a 6 caracterizado pelo facto de ser dotado 3om um inserto de camada isoladora térmica (5) instalada dentro da (s) camada (s) isoladora (s) térmica (s), especialmente, dentro do (s) espaço (s) de ar livre (2), principalmente entre a chapa placada (6) e a chapa com pontas salientes (1) mais próxima ou o distanciador do isolamento (4)·

8^a-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com qual quer das reivindicações 5 a- 7, caracterizado pelo facto de ter uma forma tal que o raio de curvatura (r) ao longo dos rebordos de entra14 da da conduta de transporte do meio reduza a resistência à passagem» i

;

9*-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto de, pelo menos uma superfície da (s) chapa (s) com pontas salientes (1,7,9,10) ser sobreposta.

10»-Sistema de protecção térmica laminar, de acordo com qual· quer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de , pelo menos, a (s) chapa (s) com pontas salientes (1,7,9,10) serem dotadas com juntas de compensação da dilatação no sentido longitudinal e no sentido radial (11)·