ES2238209T3 - Quemador de combustion catalitica de material poroso y frasco equipadocon el mismo. - Google Patents
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Abstract
Quemador de combustión catalítica a base de material poroso, adaptado para cooperar con una mecha (5) destinada a llevar hasta el quemador (3, 13, 23) una composición combustible (2), que penetra en los poros de dicho material poroso, comprendiendo dicho quemador (3, 13, 23) una zona periférica (6, 16, 26), que soporta un catalizador (7) y que rodea una zona central (8, 18, 28) sin catalizador que forma una zona de vaporización, estando situadas la zona periférica (6, 16, 26) y la zona central (8, 18, 28) en la parte superior (3b, 13b, 23b) del quemador (3, 13, 23), caracterizado porque dicho quemador (3, 13, 23) presenta una superficie periférica (3a, 13a, 23a) de forma tronco-cónica que se ensancha hacia arriba.
Description
Quemador de combustión catalítica de material
poroso y frasco equipado con el mismo.
La presente invención se refiere a un quemador
de combustión catalítica, de material poroso, adaptado para
cooperar con una mecha destinada a llevar hasta el quemador una
composición combustible que penetra en los poros del mencionado
material poroso. Dicho quemador comprende una zona periférica que
soporta un catalizador y que rodea una zona central sin catalizador
que forma una zona de vaporización; la zona periférica y la zona
central están situadas en la parte superior del quemador.
Estos quemadores de combustión catalítica,
descritos particularmente en la solicitud WO 99/63267, presentan,
de forma clásica, una superficie periférica de forma prácticamente
cilíndrica.
No obstante, la fabricación de quemadores
dotados de esta superficie periférica de forma prácticamente
cilíndrica resulta relativamente delicada.
En efecto, en la etapa de desmoldeo, deben
desecharse numerosas piezas ya que presentan ciertas zonas
fragilizadas, particularmente a nivel de la periferia del
quemador.
Incluso una ligera conicidad, del orden de 1º ó
2º grados, que se ensancha hacia arriba, conferida clásicamente a
la superficie periférica del quemador, no permite responder de
forma enteramente satisfactoria a las dificultades encontradas
durante el desmoldeo, según se indica anteriormente.
El objeto de la presente invención consiste por
lo tanto en paliar el inconveniente antes mencionado de los
quemadores conocidos y proponer un quemador del tipo antes citado,
cuyo desmoldeo quede facilitado y que presente además
características funcionales mejoradas.
Según un primer aspecto de la invención, este
quemador de combustión catalítica presenta una superficie
periférica de forma troncocónica que se ensancha hacia arriba.
Se trata por supuesto de una forma troncocónica
claramente aparente, en oposición a la ligera conicidad antes
mencionada.
De este modo, la estructura troncocónica permite
un desmoldeo más fácil del quemador, sin deteriorar la superficie
periférica del quemador.
Además, en los ensayos comparativos de
funcionamiento de un quemador según la invención con los quemadores
de estructura cilíndrica del estado de la técnica, la solicitante
ha podido comprobar realizando medidas que obtenía mejores
resultados en términos de destrucción de olores con un frasco de
combustión catalítica dotado de un quemador de estructura
troncocónica.
En efecto, se entiende que, por construcción y
para una altura de quemador comparable, el quemador troncocónico
de la invención presenta una superficie periférica de intercambio
de dimensión más importante que la de un quemador del estado de la
técnica, que presenta una superficie periférica de forma
prácticamente cilíndrica.
En el caso de un quemador de superficie
periférica de forma prácticamente cilíndrica, el aire que circula
en las proximidades inmediatas de la superficie periférica del
quemador se calienta en contacto con esta superficie y se eleva en
sentido vertical y paralelo a la mencionada superficie del
quemador. Solo se produce por lo tanto un contacto ligero entre
este aire caliente y la superficie periférica del quemador, incluso
en el caso en que se observa una ligera conicidad del orden de 1º ó
2º grados, que confiere un ensanchamiento muy ligero hacia arriba
de este quemador. Los intercambios térmicos y químicos entre la
superficie periférica del quemador y el aire son por lo tanto
limitados.
Por el contrario, en el caso de un quemador de
misma altura, pero que presenta una superficie periférica de forma
troncocónica, el aire caliente que circula verticalmente cerca del
quemador entra más fuertemente en contacto con la superficie
periférica troncocónica del quemador, favoreciendo de este modo los
intercambios térmicos y químicos y por consiguiente la destrucción
catalítica de los humos y otros componentes vehiculados por este
aire caliente, permitiendo así un mejor saneamiento del aire
ambiente.
Además, como los intercambios térmicos son más
importantes cuando se utiliza un quemador según la invención, el
aire situado cerca del quemador, más fuertemente calentado, se
eleva más rápidamente y genera por lo tanto corrientes de
convección más dinámicas.
Se observa por lo tanto una mejor convección de
los flujos gaseosos, tanto del aire como de los gases resultantes
de la vaporización de la composición combustible, a nivel del
entorno inmediato de la superficie periférica de forma troncocónica
del quemador.
De preferencia, el semi-ángulo en el vértice de
la superficie periférica de forma troncocónica del quemador está
comprenda entre 10º y 40º, ventajosamente entre 15º y 25º, y
preferentemente entre 18º y 23º.
Según una versión ventajosa de la invención, la
superficie periférica de forma troncocónica del quemador presenta
por lo menos un primer saliente prácticamente periférico y dirigido
hacia el interior y hacia abajo para aumentar el diámetro entre una
parte inferior y una parte superior del quemador.
Este tipo de estructura permite seguir
aumentando la superficie de intercambio entre el aire caliente y el
quemador y refuerza el contacto entre el aire caliente ascendente
y al menos una parte de la superficie periférica del quemador y por
tanto los intercambios térmicos y químicos.
Un segundo aspecto de la invención se refiere
asimismo a un frasco de combustión catalítica, adaptado para
contener una composición combustible líquida y para recibir, a
nivel de su gollete, un quemador de combustión catalítica adaptado
para cooperar con una mecha sumergida en dicha composición.
Según la invención, este frasco está equipado
con un quemador según el primer aspecto de la invención.
Otras particularidades y ventajas de la presente
invención se apreciarán en la descripción detallada que se da a
continuación.
Las figuras adjuntas se dan únicamente a título
de ejemplos no limitativos:
- la figura 1 es una vista esquemática en alzado
de un frasco equipado con un quemador de combustión catalítica
según un primer modo de realización de la presente invención;
- la figura 2 es una vista esquemática ampliada
en corte axial del quemador representado en la figura 1;
- la figura 3 es una vista del quemador
representado en la figura 2 provisto de un manguito;
- la figura 4 es una vista similar a la figura 2
de un segundo modo de realización del quemador, según la presente
invención y comprende dos semi-vistas que muestran
dos variantes de ubicación del primer saliente; y
- la figura 5 es una vista similar a la figura 2
de un tercer modo de realización del quemador según la presente
invención.
Los elementos comunes de las figuras 1 a 5 se
identifican con números de referencia idénticos.
En la figura 1, se ha representado un frasco de
combustión catalítica 1 adaptado para contener una composición
combustible líquida 2 y para recibir, en su parte superior un
quemador de combustión catalítica 3 según la invención.
Este frasco 1 puede tener cualquier forma y
presenta un gollete 4 que puede recibir el quemador de combustión
catalítica 3.
El quemador de combustión catalítica 3 se
realiza a base de un material poroso adecuado y adaptado para
resistir a temperaturas de por lo menos 400ºC que se alcanzan en
la zona que soporta el catalizador durante el funcionamiento del
quemador 3. Este material puede ser en particular, un material
cerámico y, por ejemplo preparado a partir de caolín o de
cordierita.
El quemador de combustión catalítica 3 está
adaptado para cooperar con una mecha 5 sumergida en dicha
composición 2. Esta mecha 5 está destinada a llevar hasta el
quemador 3 la composición combustible 2 que penetra en los poros
del material poroso.
La composición combustible 2 es un líquido
combustible adecuado, según la normativa en vigor y adaptado para
la combustión catalítica y la vaporización.
Esta composición combustible 2 puede ser entre
otros un alcohol, en particular el alcohol isopropílico y puede
comprender además un material perfumado y/o una materia activa.
La mecha 5 es una mecha conocida cualquiera, por
ejemplo una mecha de algodón.
La mecha 5 puede ser también una mecha de
materia mineral, por ejemplo una mecha de fibras minerales o una
mecha de material poroso.
El quemador de combustión catalítica 3 puede
estar dotado, en su parte inferior, de un soporte, (no
representado) que permite su introducción, sea directamente en el
gollete 4 del frasco 1, sea en el orificio central de una base,
(no representada) adaptada esta última para fijarse a nivel del
gollete 4 del frasco 1.
En la solicitud WO 99/63267 se han descrito, en
particular, un soporte y una base adecuados para la fijación sobre
el frasco 1, de un quemador de este tipo 3.
Tal como se representa en la figura 2, el
quemador de combustión catalítica 3 presenta una estructura plena
así como una superficie periférica 3a de forma troncocónica que se
ensancha hacia arriba.
Este quemador 3 comprende, a nivel de su parte
superior 3b, una zona periférica 6, por ejemplo de forma anular,
que soporta un catalizador 7 y que rodea una zona central 8 sin
catalizador que forma una zona de vaporización.
El catalizador 7 es por ejemplo un metal
perteneciente al grupo VIII de la tabla de clasificación periódica
de elementos.
El semi-ángulo A en la parte superior de la
superficie periférica 3a, de forma troncocónica, del quemador 3
está comprendido entre 10º y 40º, ventajosamente entre 15º y 25º,
y de preferencia entre
18º y 23º.
18º y 23º.
El quemador de combustión catalítica 3 de la
figura 2 puede combinarse con un manguito 9 de modo que formen un
sistema de combustión catalítica, como el sistema de combustión
catalítica 10 representado en la figura 3.
Este manguito 9 está dispuesto en la
prolongación de la parte inferior 3c del quemador 3.
Este manguito 9 se realiza asimismo con un
material poroso, que puede ser en particular un material cerámico
por ejemplo preparado a partir de caolín o de cordierita.
Este manguito 9 comprende una cavidad 11
prácticamente axial, adaptada para mantener sujeta la mecha 5 de
modo que la composición combustible 21 pueda migrar desde los poros
de la parte superior 9a del manguito 9 hacia los poros de la parte
inferior 3c del quemador 3.
La unión entre las partes inferior 3c del
quemador 3 y superior 9a del manguito 9 debe ser de tal índole que
la migración de la composición combustible 2 del manguito 9a hacia
el quemador 3 quede asegurada. Se puede prever de este modo un
encaje mecánico y/o un ensamblado por medio de sellado poroso.
Se puede prever también la realización del
sistema de combustión catalítica 10 en una sola pieza que comprende
el quemador 3 y el manguito 9.
En la figura 4, se han representado dos
semi-vistas de un quemador de combustión catalítica
13 de acuerdo con un segundo modo de realización de la
invención.
Este quemador 13 presenta una superficie
periférica 13a de forma troncocónica que se ensancha hacia
arriba.
Cada semi-vista muestra que esta
superficie periférica 13a presenta por lo menos un primer saliente
14a, 14b prácticamente periférico y dirigido hacia el interior y
hacia la parte baja del mencionado quemador 13.
Este primer saliente 14a, 14b tiene como efecto
aumentar el diámetro entre una parte inferior 13c y una parte
superior 13b del quemador 13.
En la semi-vista de izquierda,
el primer saliente 14a se ha realizado en la parte prácticamente
media del quemador 13.
En la semi-vista de la derecha,
el primer saliente 14b está dispuesto en la parte inferior 13c del
quemador 13.
El primer saliente puede estar situado, como es
natural, a nivel de una altura diferente de las representadas en
las dos semi-vistas de la figura 4.
Tal como se representa en la
semi-vista de la izquierda, el depósito del
catalizador se ha realizado hasta el primer saliente 14a, que
separa por lo tanto la zona periférica 16 que soporta el
catalizador 7 de la parte inferior 13c del quemador 13 desprovista
de catalizador, a nivel de la superficie periférica 13a del
quemador 13.
Por el contrario, en la
semi-vista de la derecha, el primer saliente 14b no
corresponde a una zona de demarcación para la localización del
catalizador 7a nivel de la superficie periférica 13a del quemador
13. Este primer saliente 14a está situado en una parte del quemador
13 que no comprende catalizador.
El quemador 13 comprende, por lo menos a nivel
de su parte inferior 13c, una cavidad 15 prácticamente axial,
abierta hacia abajo, adaptada para recibir, sobre la totalidad o
parte de su altura, el extremo superior 5a de la mecha 5 destinada
a conducir hasta el quemador 13, la composición combustible.
Como se muestra en la figura 4, el extremo 5a de
la mecha 5 solo llena parcialmente el volumen de la cavidad 15 del
quemador 13. No obstante, es completamente posible prever que este
extremo 5a llene prácticamente la totalidad de la citada cavidad
15, como en el caso del quemador 23 representado en la figura
5.
En la representación de la figura 4, la cavidad
15, que desemboca en el extremo inferior 3d del quemador 13, se
extiende axialmente sobre gran parte de la dimensión axial del
quemador 13.
Esta cavidad 15 está cerrada, a nivel de la
parte superior 13b del quemador 13, por una pared 17.
Tal como se representa en la figura 4, y de
forma clásica, el quemador 13 presenta una garganta anular 19
prácticamente axial, que se extiende desde la superficie superior
13e del quemador 13 hacia abajo y separa la zona periférica 16
prácticamente anular que soporta el catalizador 7 de la zona
central 18 de la parte superior 13b del quemador 13.
Esta estructura particular de la parte superior
13b de un quemador de este tipo 13, provista de una garganta anular
13 ha sido descrito particularmente en la patente EP 0 277 875 B1
a nombre de la solicitante.
En la figura 5, se ha representado un quemador
de combustión catalítica según un tercer modo de realización de la
invención.
Como en las figuras precedentes, este quemador
de combustión catalítica 23 presenta una superficie periférica 23a
de forma troncocónica que se ensancha hacia arriba.
La parte superior 23b del quemador 23 comprende
una zona periférica anular 26 que soporta el catalizador 7 y rodea
una zona central 28 sin catalizador, así como una cavidad 25.
La parte superior 25a de la cavidad 25 comunica
con la atmósfera debido a la presencia de por lo menos un canal 29
abierto, realizado por ejemplo en la parte superior 23b del
quemador 23.
En la presente figura 5, el canal 29 está
situado en el centro de la zona central 28 y dispuesto
prácticamente de forma axial. No obstante se pueden prever otras
disposiciones para este canal 29, en particular, la disposición
particular representada en la figura 8 del documento WO
99/63267.
Este canal 29 presenta una sección transversal
más estrecha que la sección transversal de la cavidad 25 del
quemador 23, de modo que la cavidad 25 está cerrada por lo menos
parcialmente, a nivel de la parte superior 23b del quemador 23, por
una pared 27 situada en la zona central 28.
La superficie periférica 23a comprende un primer
saliente 24 prácticamente periférico así como un segundo saliente
30 prácticamente periférico.
Cada saliente 24, 30 separa una parte del
quemador 23, inmediatamente superior al mismo y que presenta un
mayor diámetro, de otra parte del quemador 23, inmediatamente
inferior y que tiene un diámetro más reducido.
Tal como se representa en la figura 5, este
primer saliente 24 separa, a nivel de la superficie periférica 23a
del quemador 23, la zona periférica anular 26 que soporta el
catalizador 7 de la parte inferior 23c del quemador 23 desprovista
de catalizador 7.
Esta disposición estructural permite determinar
de forma precisa la zona del quemador 23 sobre la cual debe
depositarse el catalizador 7.
También se habría podido prever depositar el
catalizador 7 hasta el nivel del segundo saliente 30.
Es evidente que la presente invención no se
limita a los modos de realización de quemador que se acaban de
describir y se puede aportar a los mismos numerosos cambios y
modificaciones sin salirse del ámbito de la invención.
Se puede combinar en particular, de forma
cualquiera, las diferentes características estructurales de los
quemadores descritos anteriormente.
En particular, se puede dotar a los quemadores
13 y 23, representados en las figuras 4 y 5, de un manguito como
el manguito 29 representado en la figura 3.
Se puede prever también una garganta anular,
como la garganta anular 19 de la figura 2, para separar las zonas
periféricas anulares 6 y 26 de las zonas centrales 8 y 28 de los
quemadores 3 y 23, representados respectivamente en las figuras 2 y
3 de una parte, y 5 de otra parte.
Asimismo, se puede prever que la parte superior
de la cavidad 15 del quemador 13 de la figura 4 esté en contacto
con la atmósfera a través de un canal, como el que se representa en
la figura 5, y que lleva la referencia 29.
Se puede dar también a las partes inferiores 3c,
13c y 23c de los quemadores 3, 13 y 23 cualquier forma adecuada que
facilite su colocación y su mantenimiento sobre el gollete 4 del
frasco 1, ya sea utilizando o no un soporte y mediante una base o
sin ella.
Se recuerda que en la solicitud WO 99/63267 se
han descrito en particular unos soportes y unas bases adecuados
para la fijación sobre el frasco 1 de un quemador de este tipo 3,
13, 23.
Claims (8)
1. Quemador de combustión catalítica a base de
material poroso, adaptado para cooperar con una mecha (5) destinada
a llevar hasta el quemador (3, 13, 23) una composición combustible
(2), que penetra en los poros de dicho material poroso,
comprendiendo dicho quemador (3, 13, 23) una zona periférica (6,
16, 26), que soporta un catalizador (7) y que rodea una zona
central (8, 18, 28) sin catalizador que forma una zona de
vaporización, estando situadas la zona periférica (6, 16, 26) y la
zona central (8, 18, 28) en la parte superior (3b, 13b, 23b) del
quemador (3, 13, 23), caracterizado porque dicho quemador
(3, 13, 23) presenta una superficie periférica (3a, 13a, 23a) de
forma tronco-cónica que se ensancha hacia
arriba.
2. Quemador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el semi-ángulo (A) en el extremos
superior de la superficie periférica (3a, 13a, 23a) de forma
tronco-cónica está comprendido entre 10º y 40º,
ventajosamente entre 15º y 25º y preferiblemente entre 18º y
23º.
3. Quemador según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la superficie periférica (13a, 23a) del
quemador (13, 23) presenta por lo menos un primer saliente (14a,
14b, 24) sensiblemente periférico y dirigido hacia el interior y
hacia abajo para aumentar el diámetro entre una parte inferior y
una parte superior del quemador (13, 23).
4. Quemador según la reivindicación 3,
caracterizado porque el primer saliente (14a, 24) separa la
zona periférica (16, 26) que soporta el catalizador (7) de la parte
inferior (13c, 23c) del quemador (13, 23) desprovista de
catalizador.
5. Quemador según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el quemador (13)
comprende además una garganta anular (19) sensiblemente axial, que
se extiende desde la superficie superior (13e) del quemador (13) y
separa la zona periférica (16) de la zona central (18).
6. Quemador según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el quemador (13,
23) comprende, en su parte inferior (13c, 23c), una cavidad (15,
25) sensiblemente axial, abierta hacia abajo, adaptada para
recibir, sobre la totalidad o parte de su altura, el extremo
superior (5a) de la mecha (5) y cerrada por lo menos parcialmente,
a nivel de la parte superior (13b, 23b) del quemador (13, 23) por
una pared (17, 27).
7. Quemador según la reivindicación 6,
caracterizado porque la parte superior (25a) de la cavidad
(25) comunica con la atmósfera por la presencia de por lo menos un
canal (29) abierto, realizado por ejemplo en la parte superior
(23b) del quemador (23).
8. Frasco de combustión catalítica, adaptado
para contener una composición combustible líquida (2) y para
recibir, a nivel de su gollete (4), un quemador (3, 13, 23) de
combustión catalítica, adaptado para cooperar con una mecha (5)
sumergida en dicha composición (2), caracterizado porque va
equipado con un quemador (3, 13, 23) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7.
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