ES2237230A1 - Generador de agua caliente para funcionamiento a baja temperatura. - Google Patents
Generador de agua caliente para funcionamiento a baja temperatura.Info
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Abstract
Mejoras introducidas en el objeto de la patente principal Nº P9802575. Generador de agua caliente para funcionamiento a baja temperatura, del tipo pirotubular de hogar presurizado y dos pasos de gases de combustión. Entre los componentes del generador se encuentra un haz tubular constituido por tubos de humos (TH) por los que circulan los gases de la combustión y tubos envolventes (TE) con un diámetro mayor que el de los tubos de humos (TH) y montados de forma concéntrica a dichos tubos de humos (TH). Entre estos tubos van montados una serie de anillos de material metálico de alta transmisión térmica, teniendo como finalidad la de acelerar la transmisión de calor puntualmente entre estos dos tubos, destinados al aumento del rendimiento del quemador. Por el interior de los tubos de humos (TH) discurren turbuladores de gases (TG) de forma helicoidal, con un diámetro exterior igual al diámetro interior de los tubos de humos (TH). Estos turbuladores de gases (TG) tienen por misión crear un régimen turbulento de los productos de la combustión, consiguiendo así un mayor intercambio entre los gases y las superficies de intercambio.
Description
Generador de agua caliente para funcionamiento a
baja temperatura.
La presente invención se refiere a mejoras
introducidas en el generador de agua caliente para funcionamiento a
baja temperatura, de tipo pirotubular de hogar presurizado y con
dos pasos de gases, objeto de la patente de invención española n°
2156689.
Son ya conocidos una serie de sistemas para el
calentamiento de agua, así como calderas de calefacción, bien
domésticas o industriales.
Así, la patente española Nº 2012161, presentada
el 2 de Diciembre de 1988, a nombre de Genaro Arana Uriarte
describe un sistema de calentamiento de agua que comprende dos
circuitos de circulación de agua, uno de ellos constituido por dos
tubos verticales paralelos interconectados con otros tubos de menor
diámetro y horizontales. El segundo de los circuitos consta de un
tubo de entrada arrollado helicoidalmente alrededor del primer
circuito. Este arrollamiento se continúa en espiral para finalmente
descender según un tramo vertical de salida. El foco de calor,
definido por quemadores de gas, se sitúa inferiormente al haz
tubular del primer circuito de circulación de agua.
La patente europea 0 387 584, presentada el 19 de
Septiembre de 1990 a nombre de Dr. Hans Viessmann, recoge una
tubería de tiro de gas combustible destinada particularmente para
calderas de baja temperatura, en las que varias tuberías de tiro de
gas combustible procedentes de una cámara de combustión o de una
cámara de alimentación están dispuestas horizontalmente en el
interior del manto de la caldera por la que circula agua,
confluyendo en una cámara colectora de humos. Cada una de las
tuberías de tiro de gas está formada por dos tubos adyacentes de
los que el tubo exterior, por el lado colindante con la salida de
humos, se apoya firmemente sobre el tubo interior transmitiendo el
calor, y el tubo exterior está provisto de unos nervios radiales.
La tubería de tiro de gas está diseñada de modo que en la zona de
salida de humos, entre el tubo exterior y el interior se ha
dispuesto un manguito metálico que transmite el calor a ambos
tubos, siendo el grosor de pared del manguito más fino que el de los
tubos.
La patente europea 0 397 586 presentada el 14 de
Noviembre de 1990, a nombre de De Dietrich Thermique recoge un
cuerpo calentador para caldera de baja temperatura. Esta caldera
consta de una fachada anterior y una fachada posterior, y una
pluralidad de canales para la circulación del humo. Se caracteriza
porque la fachada anterior consta de al menos un soporte cambiador,
provisto de unos picos dirigidos hacia el plano de fachada y, por
otra parte, de al menos un canal de circulación de agua aplicado
contra dichos soportes y en contacto con el hogar.
La patente europea No. 0 573 742 a nombre de
Interdomo GmbH & Co. Heizungs und Wärmetechnik, presentada el
15 de Diciembre de 1993, reivindica una caldera de calefacción para
instalaciones de calefacción de baja temperatura. Esta caldera está
provista de un circuito primario y un circuito secundario, estando
configurada la caldera como caldera de tres tiros y el canal de
gases de evacuación propiamente dicho se encuentra en el interior
del circuito primario.
Por último, la entidad Viessmann ha desarrollado
una caldera de tres pasos de humos con superficies de calefacción
de pared múltiple en la que las amplias cámaras de agua permiten
una recirculación interna y una transmisión del calor. La
combustión de los gases se realiza con reducidas emisiones de
contaminantes al utilizar quemadores de dos etapas y tiro forzado
para gasóleo/gas.
La presente invención tiene por objeto
desarrollar mejoras en un generador de agua caliente mejorado para
funcionamiento a baja temperatura, siendo éste un generador
pirotubular de hogar presurizado y dos pasos de gases. El primero de
ellos lo constituye el hogar propiamente dicho, abarcando éste
desde la acometida del generador a la parte ciega del hogar formada
por el fondo trasera interior y retornando los gases en este punto
para ser invertidos en la puerta de limpieza del generador, entre
el fondo delantero y el cemento refractario de la citada
puerta.
El segundo paso abarca desde la puerta de
limpieza hasta la caja de gases, pasando por los tubos de humos,
para posteriormente ser desalojados estos gases por la
chimenea.
Así pues, es objeto de la presente invención unas
mejoras introducidas en el generador de agua caliente para
funcionamiento a baja temperatura, del tipo pirotubular de hogar
presurizado y dos pasos de gases de combustión objeto de la patente
principal n° 2156689, de los que el primero constituye el hogar,
refrigerado por agua, que abarca desde la acometida del generador a
la parte ciega del hogar formada por el fondo trasero interior en
los que los gases de combustión retornan para ser invertidos en la
puerta de limpieza del generador, y el segundo paso está dispuesto
en el generador y abarca desde la puerta de limpieza hasta la caja
de gases de combustión, en donde estos gases pasan a través de unos
tubos de humos y son desalojados posteriormente por la chimenea. El
generador consta de un circuito de gases que está formado por los
elementos que están en contacto con los gases de la combustión, a
saber el hogar diseñado para alojar el desarrollo de la llama, un
haz tubular constituido por tubos de humos por los que circulan los
gases de la combustión, tubos envolventes con un diámetro mayor que
el de los tubos de humos y montados de forma concéntrica a dichos
tubos de humos con los extremos ligeramente extrusionados y soldados
a los tubos de humos Las mejoras introducidas en el generador
consisten, en esencia, en que entre los tubos de humos van montados
una serie de anillos de material metálico de alta transmisión
térmicas teniendo como finalidad la de acelerar la transmisión de
calor puntualmente entre estos dos tubos, destinados al aumento del
rendimiento del quemador, turbuladores de gases de forma elicoidal,
con un diámetro exterior igual al diámetro interior de los tubos de
humos. Un doble fondo dispuesto entre la caja de humos y el fondo
trasero exterior. El generador consta asimismo de un circuito de
agua constituido por los elementos del generador que están en
contacto con el agua, como son una toma de salida de agua situada en
la generatriz superior de la envolvente o virola exterior destinada
a conducir el agua del generador al circuito de calefacción, una
toma de retomo de agua situada en la zona posterior de la
generatriz de la virola exterior, destinada a conducir el agua del
circuito de calefacción al generador, un deflector dispuesto en el
interior de la virola exterior entre las tubuladuras de salida y de
retorno, y una toma de seguridad dispuesta en la zona central de la
virola exterior que incorpora una válvula de seguridad tipo
alivio.
De acuerdo con la invención, el hogar está
totalmente refrigerado por agua.
Es asimismo una característica el hecho de que
entre los tubos de humos y los tubos envolventes está formada una
cámara de aire totalmente estanca que permite aumentar la
diferencia de temperatura entre el tubo de humos y la pared que está
en contacto con el agua a baja temperatura del tubo envolvente,
disponiendo entre estos dos tubos de una serie de anillos de
material metálico de alta transmisión térmica para aumentar
puntualmente la transmisión de calor.
Los turbuladores de gases del generador objeto de
la invención crean un régimen turbulento de los productos de la
combustión, con lo que se crea un mayor intercambio entre los gases
y las superficies de intercambio.
Por otra parte, el doble fondo del generador crea
una cámara de aire entre el fondo trasero exterior y la caja de
humos, con lo que aumenta la diferencia de temperatura entre el
lado frío del circuito de agua y el lado frío de los gases.
El deflector del generador objeto de esta
solicitud está dispuesto de forma que el agua circulante se mueve
en zig-zag y, con ello, se consigue un mejor
intercambio del calor entre los gases y el agua.
Por último, es característica también de la
presente invención el hecho de que la válvula de seguridad sea
capaz de evacuar todo el fluido producido sin que aumente de manera
indebida la presión en el interior del generador.
Seguidamente se describirá una realización
preferida del generador de agua caliente para funcionamiento a baja
temperatura objeto de esta solicitud, debiéndose entender que esta
forma de realización es simplemente a título ilustrativo y de
ejemplo y que no debe limitar en modo alguno el alcance de la
invención.
Los dibujos, muestran:
- la figura 1 una vista en sección transversal
del generador de agua caliente de acuerdo con la invención; y
- la figura 2, una vista en sección transversal
del tubo de doble camisa del generador de acuerdo con la
invención.
Haciendo referencia a la figura 1, en ella se
muestra una vista en sección transversal del generador de agua
caliente para funcionamiento a baja temperatura objeto de la
invención. Como se puede observar, este generador está constituido
por dos pasos de gases de la combustión, siendo el primero de ellos
el hogar (H) que comprende desde la acometida del generador a la
parte ciega del hogar (H), formada ésta por el fondo trasero
interior (FT), retomando los gases en este punto para ser
invertidos en la puerta de limpieza (PL) del generador, entre el
fondo delantero (FD) y el cemento refractario de la citada puerta de
limpieza (PL).
El segundo paso está ubicado en el generador y
abarca desde la puerta de limpieza (PL) hasta la caja de humos (CH)
a través de los tubos de humos (TH), para posteriormente ser
desalojados por la chimenea (no mostrada).
El generador de acuerdo con la invención consta
de dos circuitos totalmente diferenciados, como son el circuito de
gases y el circuito de agua. El primero de ellos es el formado por
los elementos del generador que están en contacto con los gases de
la combustión, como son el hogar (H) que es el elemento diseñado
para alojar el desarrollo de la llama, estando este elemento
totalmente refrigerado por agua que no se encuentra ubicado en el
centro del generador.
El circuito de gases consta asimismo de un haz
tubular que es el formado por tubos de humos (TH), tubos
envolventes (TE), anillos de material metálico de alta transmisión
térmica, aceleradores de la transmisión de calor puntualmente
(AAT), turbuladores de gases (TG) (véase la figura 2) y doble fondo
trasero (DFT).
Los tubos de humos (TH) son tubos que, en esta
forma de realización, son de acero estirado sin soldadura de
calidad (St.) 35.8.I según la norma DIN-17175. Son
tubos resistentes al calor a través de los cuales circulan los
gases procedentes de la combustión, ya sea de combustibles líquidos
o gaseosos.
Los tubos envolventes (TE) están formados por
acero estirado sin soldadura de calidad (St.) 35.8.I según la norma
DIN-17175. Los tubos envolventes (TE) son de un
diámetro mayor que el de los tubos de humos (TH), y están montados
de forma concéntrica con respecto a dichos tubos de humos (TH),
teniendo los extremos de los mismos ligeramente extrusionados
(véase la figura 2), con el fin de que entre los dos tubos ((TH),
(TE)) haya un acoplamiento perfecto. Tanto los tubos de humos (TH),
los tubos envolventes (TE), como los turbuladores de gases (TG) y
los anillos (AAT) se explicarán con mayor detalle en relación con la
figura 2.
El cuarto elemento que constituye el haz tubular
es el formado por un doble fondo (DFT) ubicado entre la caja de
humos (CH) y el fondo trasero exterior (FT). Este cuarto elemento
del circuito de gases tiene como función la de evitar el excesivo
enfriamiento de los gases mediante la creación de una cámara de aire
(CA) entre el fondo trasero exterior (FT) y la caja de humos (CH),
aumentando así la diferencia de temperaturas entre el lado frío del
circuito de agua y el lado frío de gases.
Como ya se ha indicado precedentemente, el
generador de acuerdo con la invención consta asimismo de un
circuito de agua que es el formado por los elementos del generador
que están en contacto con el agua. En este circuito se diferencian
una toma de salida de agua (TSA) que está situada en la generatriz
superior de la envolvente o virola exterior (VE). Esta toma de
salida de agua (TSA) está dispuesta asimismo en la zona delantera
del generador, siendo ésta la zona donde se alcanzan la
temperaturas más altas del circuito hidráulico y teniendo como
misión la de conducir el agua del generador al circuito de
calefacción. Asimismo, situada en la zona trasera de la generatriz
de la virola exterior (VE) está dispuesta una toma de retorno de
agua (TRA). Esta zona es la de menor temperatura del circuito
hidráulico y tiene como misión la de conducir el agua del circuito
de calefacción al generador.
En el interior de la virola exterior (VE) y entre
las tomas de salida de agua (TSA) y de retorno de agua (TRA) está
dispuesto un deflector (D) el cual provoca que el agua procedente
del circuito de calefacción tenga un movimiento en
zig-zag. Este movimiento consigue un mejor
intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua,
evitando también que el agua fría procedente de la toma de retorno
(TRA) vaya directamente a la toma de salida de agua (TSA) lo que
ocasionaría un peor rendimiento del generador. Este deflector está
particularmente indicado para generadores de agua caliente a baja
temperatura, como es el caso del generador objeto de la
solicitud.
En la zona central de la virola exterior (VE), en
su generatriz superior, está dispuesta una toma de expansión o
seguridad (TEX) la cual tiene como misión la de instalar en la
misma una válvula de seguridad tipo alivio (no mostrada), capaz de
evacuar todo el fluido producido, sin que pueda aumentar la presión
en el interior del generador más de un 10% de la presión de timbre
del generador.
Con referencia a la figura 2 de los dibujos, en
ella se muestra un detalle de algunos elementos (TH, TE, TG) del
circuito de gases. Como se puede apreciar en esta figura, sobre el
tubo de humos (TH) está montado de forma concéntrica un tubo
envolvente (TE) con los extremos ligeramente extrusionados con el
fin de que entre los dos tubos exista un acoplamiento perfecto. En
dicha extrusión se realiza una soldadura (S) de estanqueidad total,
consiguiendo así una cámara de aire (CA') totalmente estanca que
tiene como misión la de aumentar la diferencia de temperatura entre
el tubo de humos (TH) y la pared que está en contacto con el agua a
baja temperatura del tubo envolvente (TE), evitando así la
condensación de los productos de la combustión. Entre los tubos de
humos (TH) y los tubos envolventes (TE) están montados los anillos
de material metálico de alta transmisión térmica (AAT). En el
interior del tubo de humos (TH) está incorporado un turbulador de
gases (TG) que está constituido por un redondo de acero calibrado
fabricado en forma helicoidal y con el mismo diámetro exterior que
el diámetro interior del tubo de humos (TH). Este turbulador de
gases (TG) tiene como misión la de crear un régimen turbulento de
los productos de la combustión, consiguiendo así un mayor
intercambio entre los gases y las superficies de intercambio. En
esta figura se observa también el doble fondo trasero (DFT) ubicado
entre la caja de humos (TH), (véase la figura 1) y el fondo trasero
exterior (FT).
Ha de entenderse que lo que antecede constituye
una forma de realización preferida del generador objeto de la
invención, debiéndose entender que por parte de los expertos en la
técnica podrán efectuarse una serie de modificaciones en el mismo,
los cuales han de considerarse incluidas dentro del alcance de la
presente invención, que queda únicamente delimitada por las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (3)
1. Mejoras introducidas en el objeto de la
patente principal n° 2156689, por "Generador de agua caliente
para funcionamiento a baja temperatura", del tipo pirotubular de
hogar presurizado y dos pasos de gases de combustión, de los que el
primero constituye el hogar que abarca desde la acometida del
generador a la parte ciega del hogar formado por un fondo trasero
interior en el que los gases de combustión retornan para ser
invertidos en la puerta de limpieza del generador, y el segundo
paso está dispuesto en el generador y abarca desde la puerta de
limpieza hasta la caja de gases de combustión, en donde estos gases
pasan a través de unos tubos de humos y son desalojados
posteriormente por la chimenea, en donde el generador consta de un
circuito de gases que está formado por los elementos que están en
contacto con los gases de la combustión, como son el hogar (H)
diseñado para alojar el desarrollo de la llama, un haz tubular
constituido por tubos de humos (TH) por los que circulan los gases
de la combustión, tubos envolventes (TE) con un diámetro mayor que
el de los tubos de humos (TH) y montados de forma concéntrica a
dichos tubos de humos (TH) con los extremos ligeramente extrusiona
dos y soldados (S) a los tubos de humos (TH), turbuladores de gases
(TG) de forma helicoidal, con un diámetro exterior igual al
diámetro interior de los tubos de humos (TH), y un doble fondo (DFT)
dispuesto entre la caja de humos (CH) y el fondo trasero exterior
(FT), y de un circuito de agua constituido por los elementos del
generador que están en contacto con el agua, como son una toma de
salida de agua (TSA) situada en la generatriz superior de la
envolvente o virola exterior (VE) destinada a conducir el agua del
generador al circuito de calefacción, una toma de retorno de agua
(TRA) situada en la zona posterior de la generatriz de la virola
exterior (VE), destinada a conducir el agua del generador al
circuito de calefacción, un deflector (D) dispuesto entre el
interior de la virola exterior (VE) entre las tomas de salida y de
retorno (TSA, TRA), y una toma de seguridad (TEX) dispuesta en la
zona central de la virola exterior (VE), que incorpora una válvula
de seguridad de tipo alivio, caracterizadas porque entre los
tubos de humos (TH) están montados una serie de anillos de material
metálico de alta transmisión térmica (AAT), destinados a acelerar
la transmisión de calor puntualmente entre los tubos de humos (TH)
destinados al aumento del rendimiento del quemador, y porque está
prevista una toma de retorno de agua (TRA) situada en la zona
posterior de la generatriz de la virola exterior (VE) destinada a
conducir el agua del circuito de calefacción al generador.
2. Mejoras según la reivindicación 1,
caracterizadas porque el hogar (H) está totalmente
refrigerado por agua.
3. Mejoras según la reivindicación 1,
caracterizadas porque la válvula de seguridad es capaz de
evacuar todo el fluido producido sin que aumente de manera indebida
la presión en el interior del generador.
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