ES2204016T3 - Quemador tubular. - Google Patents

Abstract

Quemador que se puede alimentar con una mezcla de aire y combustible, provisto de un cuerpo tubular (1) con aberturas (4, 16, 17) para el flujo de salida de dicha mezcla de aire y combustible y que presenta un eje longitudinal (A), estando constituido dicho cuerpo tubular (1) por partes del cuerpo del quemador (2, 3; 7, 8, 9, 10) unidas entre sí a lo largo de sus respectivos bordes (5, 6; 12, 13, 14, 15) sustancialmente en paralelo con el eje longitudinal (A), caracterizado porque dichas partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) están unidas entre sí mediante costura de dichos bordes (5, 6; 12, 13, 14, 15).

Description

Quemador tubular.

Los quemadores tubulares consisten en un cuerpo de forma tubular en el que se introduce una mezcla de aire y combustible, por ejemplo, combustible gaseoso. El cuerpo está provisto de aberturas a través de las cuales se realiza dicha mezcla para salir al exterior y luego quemarse.

La mezcla de aire y combustible puede introducirse en un quemador tubular en diversas formas.

Dicho quemador se ilustra, por ejemplo, en el documento EP 0 844 435 A.

En los denominados quemadores de ventilación natural, el cuerpo del quemador está provisto internamente de un tubo Venturi, en el que el combustible se introduce bajo presión, a través de una tobera de inyección, dando lugar a la entrada de aire desde el exterior, debido al denominado efecto Venturi y la formación de la mezcla de aire y combustible gaseoso.

En los denominados quemadores de premezcla, dicha mezcla se introduce en el cuerpo del quemador por medio de un ventilador o un compresor. En los denominados quemadores de mezcla o asistidos por ventilador, una mezcla de aire y combustible se introduce en el quemador, por medio de un ventilador o un compresor, bajo presión o por aspiración, sobrecargando un tubo Venturi alojado en el cuerpo del quemador.

El cuerpo de los quemadores tubulares puede obtenerse a partir de un trozo de chapa metálica plegada en forma de un tubo, donde los bordes paralelos al eje del tubo están unidos, por ejemplo, mediante soldadura o costura. En los quemadores obtenidos de esta forma, el cuerpo completo del quemador debe ser de metal resistente a las altas temperaturas creadas por la combustión de la mezcla de aire y combustible gaseoso, aun cuando solamente la parte del cuerpo del quemador, que está provista de las aberturas del flujo de salida de la mezcla de aire y combustible, se someta a dichas altas temperaturas. Además, las dilataciones térmicas, a las que se somete el cuerpo del quemador durante el funcionamiento, difieren de una zona a otra debido a las diferentes temperaturas alcanzadas por las diversas zonas del cuerpo del quemador como resultado de la distribución de las aberturas para el flujo de salida de la mezcla de combustible y aire que será quemada. Esta distribución no suele ser uniforme, ya que existen zonas del cuerpo del quemador completamente sin aberturas y zonas con diversas densidades de dichas aberturas. Las distintas dilataciones térmicas, a las que están sometidas las diversas zonas del cuerpo del quemador, dan lugar a esfuerzos mecánicos que reducen el ciclo de servicio del quemador.

Otra técnica conocida consiste en fabricar el cuerpo de un quemador tubular con dos forros exteriores de chapa metálica plegada, cada uno de forma semitubular, uniéndose dichos forros por soldadura, de modo que formen un cuerpo tubular, a lo largo de sus bordes paralelos al eje de ese cuerpo tubular.

Con esta forma de construcción, es posible utilizar diferentes materiales para los dos forros exteriores que constituyen el cuerpo del quemador: por ejemplo, un material con resistencia a la alta temperatura de un primer forro en el que, por ejemplo, las aberturas para la salida de la mezcla de aire y combustible están hechas de un material de menor calidad y, por lo tanto, material menos costoso para el otro forro, por ejemplo sin dichas aberturas, que se somete a temperaturas mucho menos altas que las del primer forro.

Sin embargo, la unión de los dos forros por soldadura crea algunos problemas, ya que las diferentes dilataciones térmicas de los dos forros, debido a las diferentes temperaturas a las que están sometidos, dan lugar a deformaciones en el cuerpo del quemador durante el funcionamiento, con los consiguientes esfuerzos mecánicos que limitan la duración del quemador. Además, la unión de los dos forros por soldadura requiere un procedimiento de tipo continuo; dicho de otro modo, no es posible fabricar un único o número limitado de quemadores a bajo coste. Por último, la tecnología de soldadura requiere medios costosos para impedir que se produzcan efectos perjudiciales, tales como endurecimiento por deformación local de las piezas soldadas o defectos de soldadura.

El objetivo de la presente invención es eliminar dichos problemas anteriormente descritos.

La presente invención se refiere a un quemador, que puede alimentarse con una mezcla de aire y combustible, y que está provisto de un cuerpo tubular, con aberturas para la salida de dicha mezcla de aire y combustible y con un eje longitudinal, presentando dicho cuerpo tubular por lo menos una primera sección y por lo menos una segunda sección del cuerpo que están unidas entre sí a lo largo de los respectivos bordes paralelos a dicho eje longitudinal, caracterizado porque las primera y segunda secciones están unidas entre sí mediante una costura de dichos bordes.

La presente invención permite una fabricación sencilla y económica de un quemador tubular que consta de partes fabricadas de diferentes materiales, por ejemplo, un material resistente a la alta temperatura para las partes sometidas a temperaturas más elevadas y un material menos resistente a la temperatura, y por lo tanto menos costoso, para las partes sometidas a temperaturas más bajas, con una considerable reducción en los costes. Además, las partes del cuerpo del quemador pueden unirse mediante una costura, de tal manera que permita un movimiento deslizante recíproco de cada parte en relación con las partes adyacentes, en una dirección paralela al eje del quemador con el fin de compensar las diferentes dilataciones térmicas a las que dichas partes están sometidas, evitando así deformaciones del cuerpo del quemador y los consiguientes esfuerzos mecánicos y mejorando significativamente la duración del quemador.

Otras ventajas y características de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción, proporcionada únicamente a título de ejemplo no limitativo, y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una sección transversal de un quemador según la invención, cuyo cuerpo consiste en dos partes semitubulares unidas entre sí por una costura;

la figura 2 es una sección transversal de un quemador tubular según la invención, cuyo cuerpo consiste en cuatro partes unidas entre sí por una costura;

la figura 3 es una vista ampliada de un detalle de la unión por costura de dos partes adyacentes del cuerpo del quemador ilustrado en las figuras 1 ó 2;

la figura 4 es una vista en perspectiva del quemador de la figura 1;

la figura 5 es una vista lateral del quemador de la figura 1 que ilustra, no a escala, el movimiento deslizante recíproco de las dos partes semitubulares del cuerpo del quemador, debido a las diferentes dilataciones térmicas producidas durante el funcionamiento del quemador;

la figura 6 es una vista superior del quemador de la figura 2;

la figura 7 es una vista similar a la ilustrada en la figura 6 que muestra, no a escala, el movimiento deslizante recíproco de dos partes adyacentes del cuerpo del quemador, debido a las diferentes dilataciones térmicas producidas durante el funcionamiento del quemador.

La figura 1 ilustra un quemador tubular, según la invención, que presenta un cuerpo tubular 1 con un eje longitudinal A, consistiendo en una primera sección del cuerpo de forma semitubular 2 y una segunda sección del cuerpo 3, también de forma semitubular. En una de dichas partes semitubulares, por ejemplo la primera sección semitubular 2, se han realizado aberturas 4 para la salida y posterior combustión de una mezcla de aire y combustible gaseoso, que se introduce en el cuerpo tubular 1. La primera sección semitubular 2 y la segunda parte semitubular 3 están unidas entre sí por una costura, a lo largo de sus respectivos bordes 5 y 6, que son sustancialmente paralelos al eje longitudinal A. La costura se realiza de modo que los bordes 5 y 6, en la zona de costura, constituyan un cierre que impida el escape de la mezcla de aire y combustible gaseoso. Además, la costura podrá realizarse de tal manera que la primera sección semitubular 2 y la segunda sección 3 semitubular puedan deslizarse de forma relativa entre sí, en una dirección paralela al eje A del cuerpo del quemador 1. Esto posibilita compensar las diferentes dilataciones térmicas a las que están sometidas la primera sección semitubular 2 y la segunda sección semitubular 3, debido a las diferentes temperaturas a las que se someten durante el funcionamiento del quemador. La primera sección semitubular 2, en la que están realizadas las aberturas 4, está realmente sometida a temperaturas mucho más elevadas que la segunda sección semitubular 3, debido a la combustión de la mezcla de aire y combustible gaseoso, que se produce en la proximidad de la zona superficial exterior de la sección semitubular 2 en la que están realizadas las aberturas 4. El movimiento deslizante recíproco entre las dos secciones semitubulares 2 y 3 del cuerpo del quemador 1 debido a las diferentes dilataciones térmicas de dichas secciones se indica por una letra S en la Figura 5.

Mediante la compensación de las diferentes dilataciones térmicas, es posible evitar deformaciones permanentes y esfuerzos mecánicos en el cuerpo tubular 1 del quemador, durante su funcionamiento, aumentando así, de manera significativa, la duración del quemador.

Las dos secciones semitubulares 2 y 3 podrán obtenerse también con materiales diferentes, utilizando un material de alta calidad resistente a las temperaturas altas para la primera sección semitubular 2, que está sometida a temperaturas muy elevadas durante el funcionamiento del quemador y un material de inferior calidad, menos resistente a las altas temperaturas, para la segunda sección semitubular 3, que está sometida a temperaturas considerablemente más bajas. Esto permite una reducción importante en los costes de producción del quemador.

Las figuras 2, 6 y 7 ilustran una segunda versión de un quemador según la invención, que presenta un cuerpo tubular 1 constituido por cuatro partes, respectivamente una primera parte 7, una segunda parte 8, una tercera parte 9 y una cuarta parte 10 del cuerpo, todas ellas con forma de arco.

Cada una de dichas partes del cuerpo está unida a las partes adyacentes mediante una costura, a lo largo de sus respectivos bordes longitudinales 12, 13, 14, 15, que son sustancialmente paralelos al eje longitudinal A del cuerpo del quemador 1.

En la primera sección 7 del quemador se han realizado unas primeras aberturas 16 para el flujo de salida y la posterior combustión de una mezcla de aire y combustible, que se introduce en el cuerpo tubular 1. En la segunda sección 8 del quemador se han realizado unas segundas aberturas 17 para la salida y posterior combustión de dicha mezcla de aire y combustible. La distribución y/o superficie total de las primeras aberturas 16 difiere de la distribución y/o superficie total de las segundas aberturas 17.

De forma análoga a la versión del quemador ilustrada en las figuras 1 y 4, las juntas objeto de costura están realizadas de tal manera que los bordes longitudinales 12, 13, 14, 15 de las zonas de la costura formen un cierre que impida el escape de la mezcla de aire y combustible. Además, las juntas unidas por una costura se pueden realizar de tal manera que cada parte 7, 8, 9 y 10 del quemador pueda deslizarse en relación con las partes de quemadores adyacentes, en dirección paralela al eje A del cuerpo del quemador 1. Las juntas longitudinalmente soldadas de las secciones del cuerpo del quemador posibilitan compensar las diferentes dilataciones térmicas a las que están sometidas durante el funcionamiento del quemador. Dichas temperaturas diferentes dependen de que estén presentes, o no, las aberturas 16, 17 para la salida de la mezcla de aire y combustible gaseoso, así como del número, distribución y superficie total de dichas aberturas en las partes 7, 8, 9 y 10 del quemador. Mediante la compensación de las diferentes dilataciones térmicas, es posible evitar deformaciones permanentes y esfuerzos mecánicos en el cuerpo tubular 1 del quemador durante su funcionamiento, aumentando así, de manera significativa, la duración del quemador. El movimiento deslizante recíproco entre las dos partes adyacentes 7 y 8 del cuerpo del quemador 1, debido a las diferentes dilataciones térmicas de tales partes, se indica con una letra S en la figura 7.

Además, es posible obtener las partes 7, 8, 9, 10 del cuerpo del quemador de materiales diferentes dependiendo de sus respectivas temperaturas de funcionamiento, reduciendo así, de manera significativa, los costes de producción del quemador.

Si el quemador está provisto, en ambos extremos, de una brida 18 para montaje del quemador en el interior de un aparato de calefacción, por lo menos una de las bridas 18 deberá hacerse de tal manera que permita el movimiento deslizante axial recíproco de las partes 2, 3; 7, 8, 9 y 10 del cuerpo del quemador. Por ejemplo, las partes del quemador previstas para su uso a las más altas temperaturas de funcionamiento están fijadas, con holgura, a por lo menos una brida 18, con cierre de laberinto (no ilustrado) para impedir el escape de la mezcla de combustible gaseoso y aire, procedente de dichas holguras.

En una realización práctica, los materiales, las dimensiones y los detalles de construcción podrán ser diferentes, pero equivalentes a los ilustrados, sin apartarse por ello del alcance de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

1. Quemador que se puede alimentar con una mezcla de aire y combustible, provisto de un cuerpo tubular (1) con aberturas (4, 16, 17) para el flujo de salida de dicha mezcla de aire y combustible y que presenta un eje longitudinal (A), estando constituido dicho cuerpo tubular (1) por partes del cuerpo del quemador (2, 3; 7, 8, 9, 10) unidas entre sí a lo largo de sus respectivos bordes (5, 6; 12, 13, 14, 15) sustancialmente en paralelo con el eje longitudinal (A), caracterizado porque dichas partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) están unidas entre sí mediante costura de dichos bordes (5, 6; 12, 13, 14, 15).

2. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha costura se realiza de modo que permita un movimiento deslizante (S) de cada una de dichas partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) en relación con una parte adyacente, en una dirección sustancialmente paralela al eje longitudinal (A).

3. Quemador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la costura se realiza de forma que constituya un cierre que impide que se escape la mezcla de aire y combustible desde el interior del cuerpo (1) del quemador.

4. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por lo menos una de las partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) del quemador están realizadas en diferentes materiales respecto a las otras partes del cuerpo del quemador.

5. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichas aberturas (16,17) están realizadas en por lo menos una primera sección (7) y una segunda sección (8) de las partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) del cuerpo del quemador.

6. Quemador según la reivindicación 5, caracterizado porque la distribución de las aberturas (16) de dicha primera sección (7) difiere de la distribución de las aberturas (17) de la segunda sección.

7. Quemador según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la superficie total de las aberturas (16) de dicha primera sección (7) difiere de la superficie total de las aberturas (17) de la segunda sección (8).

8. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo tubular (1) está provisto, en ambos extremos, de bridas (18), estando por lo menos una de dichas bridas (18) unida a dichas secciones de cuerpo del quemador (2, 3, 7, 8, 9, 10) de tal modo que permita un movimiento deslizante (S) de cada una de dichas partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) en relación con una parte adyacente, en una dirección sustancialmente paralela al eje longitudinal (A).

9. Quemador según la reivindicación 8, caracterizado porque por lo menos una de las bridas (18) está unida rígidamente a las partes del cuerpo del quemador (2, 3; 7, 8, 9, 10) sometidas a temperaturas de funcionamiento más bajas y está unida con holgura a las partes (2, 3; 7, 8, 9, 10) del cuerpo del quemador sometidas a temperaturas de funcionamiento más altas.

10. Quemador según la reivindicación 9, caracterizado porque entre por lo menos una brida (18) y dichas partes (2, 3; 7, 8, 9,10) del cuerpo del quemador, sometidas a temperaturas de funcionamiento más altas, se prevé la posibilidad de que exista un medio de cierre para impedir el escape de la mezcla de aire y combustible gaseoso.