PT735145E - Sistema de valvula - Google Patents

Description

DESCRICÂO "SISTEMA DE VÁLVULA"

Esta invenção diz respeito a uma válvula, particularmente uma do tipo das que são utilizadas no transporte de matéria em partículas finas e quentes, tal como, por exemplo, o pó de carvão produzido no processo de fundição do minério de ferro por redução directa. Um destes processos é, por exemplo, utilizado na chamada Central Corex da Iscor Limited nas suas instalações em Pretória na África do Sul.

Durante esse processo de fundição, o pó de carvão misturado com o gás que é produzido na reacção entre o carvão e o ferro de redução directa, passa através de um ciclone, onde o pó é separado do gás. O pó vai ser então reutilizado no gaseificador de fundição, por recirculação através de um circuito fechado com queimador de pó, para o interior do gaseificador de fundição.

Tal circuito fechado inclui um certo número de câmaras de pó, equipadas com entradas e saídas controladas por válvulas, através das quais o pó passa ao dirigir-se para o gaseificador de fundição.

Dadas as relativamente elevadas temperatura (700 - 900° C) e pressão ( na ordem de 3½ bar ), às quais estas válvulas devem funcionar, elas são submetidas a muito grande desgaste e por isso sofrem frequentes avarias. -2-

Numa tentativa para ultrapassar esses problemas, na anteriormente referida Central de Corex, utilizam-se válvulas especialmente concebidas. Estas válvulas são caracterizadas pelo facto de o seu corpo principal ser arrefecido por água. (ver, por exemplo, FR-A-2322320).

Uma das principais desvantagens encontradas em tais válvulas, reside no facto de, por causa da grande diferença de temperatura entre as faces opostas das paredes da caixa contendo a água para arrefecimento da válvula, tais paredes ficarem submetidas a muito grandes choques térmicos, daí resultando que a água tende a penetrar na válvula através dos seus vedantes, paredes e/ou soldaduras. Isto pode dar origem a um grande número de problemas, entre os quais: a deterioração das paredes reffactárias do gaseificador de fundição, devido aos choques térmicos; um aumento no teor de enxofre do ferro que está a ser produzido; e o mau funcionamento e/ou deterioração da própria válvula

Outra desvantagem encontrada nessas válvulas está em que, dada a sua construção específica, elas têm de ser totalmente retiradas do circuito, quando se pretende efectuar a sua manutenção e/ou reparação. Isto pode dar origem a um substancial período de indisponibilidade, no processo de redução directa. É por isso um objectivo desta invenção fornecer um sistema de válvulas para o fim anteriormente referido, com o qual os problemas citados possam ser ultrapassados, ou, pelo menos, minimizados.

De acordo com a invenção, uma válvula de corrediça, arrefecida por água, para trabalhar com matéria fluida quente, particularmente com matéria em partículas finas, tal como o pó de carvão formado na fundição de minério de ferro por redução directa, tem as características indicadas na reivindicação 1. -3- O requerente descobriu que, mantendo o meio fluido de arrefecimento afastado daquelas partes da válvula que estão em contacto directo com a matéria fluida quente, será reduzida ou nenhuma a tendência para o referido meio fluido de arrefecimento penetrar para o interior do corpo da válvula

No caso das válvulas tipicamente utilizadas em tais circuitos, isso significa que apenas o mecanismo de suporte do veio empregue para mover, ao longo de uma corrediça, o obturador responsável pela abertura e fecho da válvula, será arrefecido pelo fluido (água), enquanto que o resto do corpo da válvula não o será.

Numa configuração escolhida da invenção, o resto do corpo da válvula inclui uma parede dupla de isolamento contendo, no seu interior, lã cerâmica de isolamento, como por exemplo "kaowool".

Outra vantagem da invenção está em que, o resto do corpo da válvula não precisa de ser feito em material especial, bastando um material capaz de suportar a pressão própria do funcionamento da instalação.

Numa configuração escolhida da invenção, este material pode, por exemplo, ser chapa de aço de construção e/ou aço macio.

Além disso, de acordo com a invenção, o corpo da válvula contém, pelo menos, duas paredes laterais opostas, com, pelo menos, uma abertura com tampa numa destas paredes laterais, permitindo o acesso ao interior do corpo da válvula para inspecção e/ou manutenção, através dessa abertura.

Se necessário, o corpo da válvula pode conter uma tal abertura com tampa, em cada uma das paredes laterais referidas, sendo ambas as tampas iguais -4- em tamanho e feitio, com a excepção de uma delas ser adaptada para alojar o atrás citado mecanismo de suporte do veio, por meio do qual o dito obturador pode ser comandado a partir do exterior do corpo da válvula. A vantagem desta disposição está em que, se a corrediça - na qual o mecanismo de suporte do veio se move ao abrir e/ou fechar a válvula - localizada junto de uma das paredes laterais do corpo fica deteriorada ou desgastada pelo uso, a outra corrediça não deteriorada, localizada junto da oposta parede lateral do corpo, pode ser utilizada, instalando a tampa e o mecanismo, através da outra abertura do corpo da válvula, atrás referida.

Uma configuração da invenção será seguidamente descrita, através do exemplo e com referência aos desenhos anexos, para os quais : A figura 1 é, esquematicamente, um alçado lateral de algum do equipamento utilizado na fundição de minério de ferro por redução directa, semelhante ao aplicado na atrás citada Central Corex da Iscor, e que inclui quatro sistemas de válvulas, de acordo com a invenção; A figura 2 é uma vista esquemática de um corte transversal de uma das válvulas da figura 1; e A figura 3 é uma vista superior, parcialmente em corte pelo plano 111:111 da figura 2.

Com referência à figura 1, um gaseificador de fundição 10, no qual se processa a fundição por redução directa do minério de ferro, é carregado através de adequados parafusos sem-fim de entrada (não mostrados), com as quantidades apropriadas de carvão e de minério de ferro. -5- O gás carregado de pó de carvão, que é produzido no fundidor 10, é extraído através de duas saídas 11 para cada um dos dois ciclones 12, onde a maior parte do gás é separado do pó de carvão, e enviado através das saídas 13 para outras utilizações. A partir dos ciclones 12, o gás carregando pó de carvão, passa através de uma primeira válvula 14, conforme a invenção, para uma primeira câmara de pó 15 e depois através de uma segunda válvula 16, conforme a invenção, para uma segunda câmara de pó 17.

Saindo das câmaras 17, o pó passa para um queimador de pó 18, onde lhe é adicionado oxigénio, seguindo para o interior do gaseifícador 10 onde o pó se queima espontaneamente, assim fornecendo calor adicional ao gaseifícador. O gás carregando pó, ao passar pelos ciclones 12 está a uma temperatura entre 700 e 900° C e a uma pressão na ordem dos 3½ bar, e as duas câmaras de pó 15 e 17 com as válvulas associadas 14 e 16, são sucessivamente manobradas sob a forma de um sistema fechado, de modo a superar as diferenças de pressão.

Cada válvula 14 e 16, uma das quais, 14, é mostrada em maior detalhe na figura 2, compreende um corpo de válvula 19 aberto nos dois lados, estando ambas as extremidades abertas ligadas à linha de pó 20, de tal forma que o gás carregando pó possa passar através delas, seguindo a direcção das setas 21. O corpo de válvula 19 contém paredes duplas de aço de construção ( aço de acordo com a norma inglesa BS 1501-224 GR 490A ), que é suficientemente resistente para suportar as pressões atrás mencionadas. A área

entre as paredes é cheia com um material cerâmico 22 adequado, tal como "kaowool", como meio de isolamento térmico.

Cada uma das duas paredes opostas do corpo 19, possui uma abertura que pode ser fechada por uma tampa 23 e 24 respectivamente, sendo as aberturas e as tampas idênticas em tamanho e forma, com a excepção da tampa 24 que inclui uma camisa anelar 25, prolongando-se transversalmente, no interior da qual pode ser introduzido um mecanismo 26 de suporte do veio.

Um dos extremos do veio 27 do mecanismo 26, está ligado a um obturador da válvula 28, enquanto que o outro extremo é ligado a um conjunto êmbolo-cilindro 29 manobrado pneumaticamente, pelo qual a válvula pode ser aberta ou fechada, fazendo deslizar o obturador 28 ao longo da corrediça 38. O referido veio 27 - que é oco, sendo o seu interior arrefecido por meio de água de refrigeração que por ele passa através das condutas 30 e 31 - é introduzido no diâmetro interno da camisa 25 com vedantes anelares 32, que são protegidos pela água de refrigeração. A posição dos vedantes 32 é ajustável por meio do mecanismo 33 montado num dos extremos dos vedantes, com o fim de compensar algum desgaste que lhes possa ser provocado, durante o funcionamento. O diâmetro interno da camisa 25 é mantido a uma pressão positiva, fazendo passar para o seu interior um adequado gás de arrefecimento, como o azoto, por exemplo, através da conduta 34. Isto garante que, se ocorrer uma qualquer fuga nos vedantes, o escoamento será feito a partir do vedante para o interior do corpo da válvula, evitando assim que algum gás se escape da válvula para o exterior. O obturador da válvula 28, que é feito num metal conveniente tal como o aço inoxidável de grau 310 da AISI (Instituto Americano da Indústria do Aço), tem a sua face superior ou de vedação com declive em ângulo, de modo a que o obturador tenha essencialmente a forma de uma cunha. Isso garante o estabelecimento de uma vedação muito firme, no fecho da válvula. A superfície exterior do veio 27 é cromada, de preferência, de forma a minimizar qualquer desgaste na zona de vedação. O diâmetro interior da válvula contém uma camisa 35 que pode ser feita em aço inoxidável (de preferência AISI 310 ), e cujo extremo inferior de guiamento define a correspondente superfície de selagem para o obturador 28. A camisa 35 é protegida do calor por meio de um revestimento amovível 36 em material semelhante. A abertura coberta pela tampa 23 serve como um meio de acesso ao interior do corpo da válvula 19, com propósitos de inspecção e/ou manutenção.

Como as tampas 23 e 24 são da mesma forma e tamanho, elas podem ser trocadas entre as duas já referidas aberturas de modo a introduzir o obturador da válvula 28 pelo lado oposto, precavendo contra qualquer desgaste que possa ter ocorrido na corrediça 38, ou seja, utilizando a corrediça não deteriorada 39, posicionada na lado oposto do corpo da válvula 19.

Deverá ser destacado que, uma vez que a água de refrigeração circulando no interior do veio 27 não se aproxima de nenhuma das superfícies do corpo da válvula 19, que estão em contacto directo com o gás carregando pó quente, e também em virtude do veio 27 não possuir qualquer soldadura ou -8- equivalente, não existe praticamente nenhuma possibilidade de a água de refrigeração se escoar para o interior do corpo da válvula 19. O requerente verificou, em consonância, que nenhum dos problemas anteriormente referidos, relacionados com água, que ocorrem com as válvulas de concepção específica, mencionadas no preâmbulo desta descrição, foram encontrados e que os sistemas de válvulas, de acordo com a invenção, têm um muito mais longo período de vida, praticamente sem problemas, em comparação com tais válvulas.

Além disso, dado que fica facilitado o acesso ao interior do corpo da válvula 19, a inspecção e/ou manutenção pode ser realizada com um mínimo de esforço, não interrompendo o funcionamento da válvula por um significativo período de tempo.

Deverá ser notado que existem, sem dúvida, muitas variantes de pormenor possíveis, para um sistema de válvulas, de acordo com a invenção, que não se afastam do campo de acção das reivindicações anexas.

Lisboa, 12 de Junho de 2000

JORGE CRUZ

Agente Oficial da Propriedade Industriai RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Uma válvula de corrediça (14, 16), arrefecida por água, para trabalhar com matéria fluida quente - particularmente uma matéria com partículas finas tal como o pó de carvão formado na fundição do minério de ferro por redução directa - que inclui uma passagem de válvula num corpo de válvula (19); um obturador de válvula (28), que se pode deslocar em ambos os sentidos na passagem de válvula, para sua abertura e fecho; um veio alongado (27) com dois extremos opostos, um dos quais está fixado ao obturador da válvula (28), e o outro é adaptado para se fixar a um dispositivo (29) que provoca o referido movimento recíproco de deslizamento do obturador da válvula; caracterizada por possuir uma passagem (30, 31) no veio, através da qual pode passar água de refrigeração, estando a passagem da água suficientemente afastada da passagem de válvula, de modo que a água não se possa aproximar das superfícies do corpo da válvula (19), que estão em contacto directo com o a matéria fluida quente, nem transitar da passagem da água para a passagem de válvula; e pelo menos uma cavidade existente no corpo da válvula (19), rodeando de modo anelar a passagem da válvula, preparada para receber um meio não fluido (22) para isolamento térmico.
2. 2. A válvula da reivindicação 1, para a qual a cavidade, ou cada cavidade, está delimitada entre paredes duplas.
3. 3. A válvula da reivindicação 2, para a qual o meio de isolamento térmico inclui "kaowool". -2-
4. 4. A válvula da reivindicação 2, para a qual as referidas paredes duplas de isolamento incluem, pelo menos, um dos materiais pertencentes ao grupo: aço de construção e aço macio.
5. 5. A válvula da reivindicação 2, para a qual qualquer parte da parede dupla, que delimita a referida passagem de válvula, é protegida do calor por uma camisa de aço inoxidável.
6. 6. A válvula de qualquer uma das precedentes reivindicações, para a qual o corpo da válvula (19) inclui pelo menos duas paredes laterais colocadas em oposição, e pelo menos uma abertura, que pode ser fechada com tampa (23), numa dessas paredes laterais, através da qual abertura se pode ter acesso ao interior do corpo da válvula, com propósitos de inspecção e/ou de manutenção.
7. 7. A válvula de qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o corpo de válvula inclui duas aberturas e para a qual o corpo da válvula e tampas (23, 24) as quais estão localizadas em paredes laterais opostas, e as quais são idênticas em tamanho e configuração excepto que uma das tampas que é adaptada para alojar o mecanismo de suporte do veio através do qual o obturador da válvula pode ser comandado do exterior do corpo da válvula. Lisboa, 12 de Junho de 2000

   Agente Oficial da Propriedade Industriai RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA