ES2277599T3 - Calentador de agua de paso continuo calentado por gas. - Google Patents

Abstract

Calentador de agua de paso continuo (1) calentado por gas con un intercambiador de calor (3) que es calentado por un quemador (14) y delante del cual está dispuesta una válvula de agua en un conmutador de agua (5) y, en el lado de gas, válvulas de gas (36, 44), de las que una (44) es controlada por el conmutador de agua (5) y la otra (36) por una servoválvula (29) controlada por la presión del gas, estando dispuestas en serie estas válvulas, presentando la servoválvula (29) con su válvula de gas de encendido pero sin quemador de encendido un espacio interior (58) dividido por una membrana (57), caracterizado porque la primera cámara (59) del espacio interior (58) dividido está conectada mediante una válvula (64/66) que puede ser accionada por un electroimán (71) y un primer canal de gas (75) con la segunda cámara (60) del espacio interior (58) dividido, mientras que la segunda cámara (60) está conectada mediante una válvula (63/65) que puede ser accionada mediante el electroimán (71) con elrecorrido de gas (83) corriente abajo respecto a la válvula de gas (36), presentando la membrana (57) un tope de arrastre que porta el cuerpo de válvula (37) de la válvula de gas (36) mencionada en último lugar, cuyo extremo orientado hacia el cuerpo de válvula (37) no lo arrastra hasta haber pasado una rendija (79) entre el cuerpo de válvula (37) y una brida (78) de los topes de arrastre contra la fuerza de retroceso de un resorte (80, 81) abriendo de esta forma la válvula de gas (36) mencionada en último lugar.

Description

Calentador de agua de paso continuo calentado por gas.

La presente invención se refiere a un calentador de agua de paso continuo calentado por gas.

Los calentadores de agua de paso continuo calentados por gas de este tipo son corrientes en el mercado en forma de varios sistemas. Por un lado, existen los que trabajan con un quemador principal controlado por un calentador de encendido y que calienta un intercambiador de calor por el que fluye agua. A continuación del intercambiador de calor está dispuesto un conmutador de agua que presenta una válvula de agua, siendo esta válvula de agua al mismo tiempo la válvula de toma para agua caliente. En el lado del gas, delante del quemador están dispuestas en serie dos válvulas de gas, de las que una es accionada por el conmutador de agua y la otra está asignada a un grifo de gas con el que el equipo se pone en marcha. El grifo de gas tiene una manija, con la que la válvula de gas se pone en marcha para el encendido del quemador de encendido, alcanzándose una posición en la que el equipo está listo para el servicio cuando la válvula de gas de encendido está abierta. Cuando se abre a continuación la válvula de toma en el conmutador de agua, el intercambiador de calor registra el paso de agua desviándose un pasador que acciona la válvula de gas correspondiente. Cuanto mayor sea el paso de agua más grande será la desviación del pasador y más se abrirá la válvula de gas, de modo que el paso de gas quede adaptado al paso de agua. El quemador de encendido tiene asignado un electrodo de encendido con el que puede encenderse el quemador de encendido. Cuando está ardiendo el quemador de encendido, éste enciende a continuación el quemador principal al abrirse las dos válvulas de gas. El quemador de encendido tiene asignado un piloto de seguridad, que está formado por un elemento térmico expuesto al quemador de encendido, que controla una tercera válvula dispuesta en el recorrido de gas. Cuando se apaga el quemador de encendido, el elemento térmico se enfría y ya no suministra corriente, de modo que el electroimán alimentado por el elemento térmico de la tercera válvula de gas se queda sin corriente, cerrando de esta forma la alimentación de gas al quemador principal.

Debido a las tres válvulas de gas en el recorrido principal de gas, el quemador de encendido y el piloto de seguridad termoeléctrico, estos equipos son relativamente costosos. Además, la puesta en marcha tarda un tiempo relativamente largo, de modo que el usuario debe esperar un tiempo relativamente largo hasta que después de la apertura de la válvula de toma disponga realmente de agua caliente del intercambiador de calor.

Para evitar el consumo de energía eléctrica para la válvula electromagnética habitual, en el documento DE 299 04 815 U1 se propone sustituir la válvula electromagnética por una segunda válvula de membrana neumática. No obstante, en muchos países no se admite una solución de este tipo, puesto que las válvulas deben ser independientes una de otra.

Por el documento FR 2 561 757 A1 se conocen quemadores para calentadores de paso continuo con y sin quemador de encendido. En un ejemplo de realización se abre una válvula electromecánica para el arranque del quemador y la válvula de gas se pone en derivación mediante un pequeño conducto de derivación (bypass). Mientras esté abierta esta válvula electromecánica, es posible una corriente de gas, de modo que no haya una limitación temporal en la fase de arranque en caso de un mal funcionamiento de la válvula electromecánica.

En la fase de perfeccionamiento de los equipos se ha probado posteriormente crear equipos que funcionen sin un quemador de encendido que esté ardiendo en el estado en el que el equipo está listo para el servicio. Si bien éstos presentaban aún el quemador de encendido, necesitaban también un quemador piloto adicional. Éste calentaba un cuerpo de expansión que sólo mantenía el flujo de gas al quemador principal mientras también estaba ardiendo el quemador piloto adicional.

Además, se ha intentado simplificar los equipos y realizar el encendido automático sólo con un quemador de encendido. También estos equipos se encuentran en el mercado, aunque sigan presentando el inconveniente de una estructura relativamente complicada con un tiempo de funcionamiento previo largo hasta que estos equipos son capaces de suministrar agua caliente.

En relación con ello, el objetivo de la invención es crear un equipo que tenga una estructura simple, que no requiera un quemador de encendido que esté ardiendo permanentemente y que acorte de forma significante el tiempo desde la apertura de la válvula de toma hasta el suministro de agua de servicio caliente.

En un calentador de agua de paso continuo calentado por gas del tipo descrito más detalladamente al principio, la solución de este objetivo está en las características de la reivindicación independiente.

Gracias a esta realización constructiva, ahora es posible prescindir del quemador de encendido, de la válvula piloto de seguridad y del piloto de seguridad termoeléctrico, de modo que ya sólo se necesiten dos válvulas de gas conectadas en serie hacia el quemador principal creándose a pesar de ello un equipo que suministra rápidamente agua caliente para el consumidor después del accionamiento de la válvula de toma, sin que se produzcan encendidos en la corriente total de gas hacia el quemador principal y, por lo tanto, fenómenos de deflagración.

Otras configuraciones y variantes especialmente ventajosas de la invención están descritas en las reivindicaciones subordinadas.

A continuación, se explicará más detalladamente un ejemplo de realización de la invención con ayuda de las figuras 1 a 3 de los dibujos.

Muestran:

La fig. 1, un esquema básico de un calentador de agua de paso continuo calentado por gas y

las fig. 2 y 3, la servoválvula en su estructura concreta en dos estados.

Los mismos signos de referencia significan en las tres figuras los mismos detalles, respectivamente.

Un calentador de agua de paso continuo 1 calentado por gas presenta una cámara de combustión 2, que está cerrada hacia arriba por un intercambiador de calor 3, delante del cual está dispuesta una cámara de combustión 2 y un serpentín 4 que la rodea en forma de una espiral, que sale de un conmutador de agua 5 mediante un tubo de alimentación 6, encontrándose la entrada de agua fría 7 en el conmutador de agua 5. El conmutador de agua presenta en su interior una válvula de agua no detalladamente representada, cuyo cuerpo de válvula está provisto de un pasador 8, que puede accionar un contacto que está dispuesto en el curso de una línea eléctrica 10. Otra válvula de agua, dispuesta en serie con la primera válvula de agua, puede abrirse y cerrarse con un manubrio 11. Por lo tanto, los elementos 5, 6, 4, 3 están dispuestos en serie; la salida del intercambiador de calor 3 está conectada con una tubería de salida de agua caliente 3 que conduce a un punto de toma 12.

El intercambiador de calor 3 es permeable para gases de escape de un solo quemador 14, que está dispuesto en el interior de la cámara de combustión 2 y que está realizado como quemador de gas atmosférico de premezcla parcial. Está dispuesto poco por debajo del lado inferior 15 de la cámara de combustión 2 que está abierta hacia abajo. Los gases de escape del quemador pasan, por lo tanto, por toda la cámara de combustión 2 hacia arriba, calientan durante este proceso la camisa de ésta y, por lo tanto, el serpentín 4 y, a continuación, el intercambiador de calor 3 y entran a continuación en un seguro de corriente 16, del que salen a través de una conexión de gases de escape 17 en la dirección de una chimenea. El seguro de corriente presenta álabes directores 18, estando asignada una sonda térmica de gases de escape 19 a uno de estos álabes directores. Esta sonda está conectada mediante líneas 20 con un dispositivo de control 21, estando conectado en las líneas 20 una sonda térmica de seguridad 22 en serie con la sonda térmica de gases de escape 19, la cual está conectada mediante un estribo de sujeción 23 en un tubo de conexión entre el extremo del serpentín 4 y la entrada del intercambiador de calor 3. En el dispositivo de control 21 están previstos una pila 24, un dispositivo de encendido 25, un detector de llama 26 y un control del quemador 27. La línea 10 está conectada, por un lado, con la pila 24, por otro lado, con el control del quemador 27. El control del quemador 27 está conectado mediante una línea 28 individual con una servoválvula 29. Delante del dispositivo de encendido 25, una línea 30 conduce a un electrodo de encendido 31 que está dispuesto en un soporte 32 y que está asignado al quemador 14. En el mismo soporte 32 está dispuesto un electrodo de ionización, que está conectado mediante una línea 34 con el detector de llama 26. Un contraelectrodo 35 conectado a masa o conectado con el soporte 32 está asignado tanto al electrodo de encendido 31 como al electrodo de ionización 33. La servoválvula 29 acciona una válvula de gas 36, cuyo cuerpo de válvula 37 está asignado a un asiento de válvula 38. Mediante un husillo 40 provisto de un manubrio 39 se puede abrir más o menos una válvula de ajuste 41, que está dispuesta a continuación de la válvula de gas 36 en el lado de gas. El pasador 8 sobresale del conmutador de agua 5 hacia arriba con una prolongación 42 y controla un cuerpo de válvula 43 de otra válvula de gas 44, cuyo cuerpo de válvula 45 está dispuesto en un grifo de gas 46. Éste tiene una salida 47, que está provista de varias toberas de gas 48, que insuflan, respectivamente, gas en tubos mezcladores 49 del quemador de gas 14 arrastrando aire primario.

En el marco de la presente descripción de la construcción representada en las figuras 2 y 3, la invención se concentra ahora en la servoválvula 29. Aquí, la figura 2 muestra un estado de reposo de esta servoválvula, es decir, con el conmutador de agua 5 cerrado y, por lo tanto, con la válvula de gas 36 cerrada y un quemador 14 que no está ardiendo. El gas llega a través de una entrada de gas 15 al interior de la caja 51 de la servoválvula 29. La caja 51 presenta un elemento de accionamiento 52, que está formado por una parte central 53 y una parte de tapa 54 que la cierra. La parte de tapa 54 presenta una abertura 55 central lateral grande, que puede cerrarse de forma estanca a gas mediante una tapa 56, pero que puede abrirse para fines de revisión. Entre la parte central 53 y la parte de tapa 54 está sujetada una membrana 57 de forma estanca a gas, que divide el espacio interior 58 del elemento de accionamiento 52 en dos cámaras 59 y 60. La membrana 57 porta una placa 61, que porta, a su vez, una combinación de válvulas 62. Esta combinación de válvulas 62 tiene dos asientos de válvula 63 y 64, que están controlados por dos cuerpos de válvula 65 y 66 que están dispuestos en un balancín 67, que es giratorio alrededor de un punto de giro 68. El balancín y, por lo tanto, los cuerpos de válvula pueden ser accionados mediante un yugo 69 que tiene asignada una bobina de un electroimán 71. La bobina está conectada con dos alambres 72, que están conectados a través de una boquilla de paso 73 con la línea 28, estando conectado uno de los dos alambres 72 directamente con la caja.

El electroimán 71 y los dos cuerpos de válvula 65 y 66 accionados por él son parte de un cuerpo de combinación 74, por el que pasa un primer canal de gas 75. El cuerpo de combinación 74 está fijado en la placa 61. El canal de gas 75 conecta las dos cámaras 59 y 60 entre sí. Otro canal de gas 76 conduce desde el asiento de válvula 63 por la placa 61 a un tope de arrastre, que pasa a través de una escotadura 77 por el cuerpo de válvula 37 hueco y que termina en una brida 78, que sirve como tope de arrastre para arrastrar el cuerpo de válvula. En el estado de reposo representado en la figura 2 existe una rendija 79 entre el tope 78 y el cuerpo de válvula 37. El cuerpo de válvula 37 está precargado en la posición de flujo mediante un primer resorte de compresión 80 y un segundo resorte de compresión 81. Entre los dos resortes está prevista una caja de resorte 82.

Partiendo del estado de reposo según la figura 2, el funcionamiento del calentador de agua de paso continuo calentado por gas según la fig. 3 puede describirse de la siguiente manera.

La válvula 36 está cerrada en este estado de reposo, es decir, el recorrido principal de gas hacia el quemador 14 está cerrado. Los resortes de compresión 80 y 81 están relajados, la válvula 63/65 está cerrada, la válvula 64/66, en cambio, está abierta. Por lo tanto, las cámaras 59 y 60 están puestas en un cortocircuito neumático. Además, véase la figura 1, está cerrada la válvula de gas 44 y también la válvula de agua en el conmutador de agua 5. El quemador no está ardiendo y no tiene lugar ningún paso de agua por el calentador de paso continuo 1 calentado por gas. La válvula de ajuste 41 controlada por el manubrio 39 se encuentra en alguna posición intermedia, aunque no está cerrada ni tampoco puede cerrarse. Si ahora se abre la válvula de toma de agua que se encuentra en el conmutador de agua 5 mediante el accionamiento del manubrio 11, ocurre lo siguiente: en primer lugar se libera el recorrido del agua, de modo que el agua pase por el conmutador de agua 5 y llegue a través del tubo de alimentación 6 al serpentín 4 en forma de espiral; desde allí llega, después de haber pasado por el limitador de temperatura de seguridad 22 al intercambiador de calor 3 y fluye a través de la tubería de salida de agua caliente 13 al punto de toma 12. Al mismo tiempo, el conmutador de agua registra de la forma conocida este paso de agua y, como reacción a ello, se produce una desviación del pasador 8 junto con el pasador 42 que corresponde al paso de agua. El pasador 42 abre la válvula de gas 44 de forma análoga a la magnitud del paso de agua aumentando en la misma medida y el pasador 8 acciona el contacto 9. Por lo tanto, la tensión de la batería está conectada a través de la línea 10 al control del quemador 27. Este acciona el dispositivo de encendido 25, de modo que el electrodo de encendido 31 reciba a través de las líneas 30 impulsos de alta tensión que saltan del electrodo 31 al contraelectrodo 35. Esto se produce durante un tiempo determinado que es controlado por un elemento temporizador, que está integrado adicionalmente en el dispositivo de control 41. Además, paralelamente a los procesos que se acaban de describir, ocurre lo siguiente: la presión de gas también existe en la entrada de gas 50, aunque el gas no pueda fluir al quemador principal por la válvula 36 cerrada, aunque sí pueda llegar a través del canal de gas 75, y no sólo a la cámara 59 sino también a la cámara 60. El pasador 8 que acciona el contacto 9 conecta, no obstante, también mediante el control del quemador 27 y la línea 28 corriente a través de la boquilla de paso 73 y las líneas 72 a la bobina del electroimán 71. Ésta atrae el yugo 69 contra la fuerza de retroceso de un resorte no representado y hace, por lo tanto, que el balancín 67 gire alrededor del punto de giro 69. Por lo tanto, cambia el estado de conmutación de las válvulas 63/65 y 64/66. El nuevo estado de conmutación se puede ver en la figura 3. Por lo tanto, se cierra el canal 75 y se abre el canal 76. Mientras que en el lado de salida, es decir, con el equipo en reposo, las presiones en las cámaras 59 y 60 eran iguales y mayores que la presión atmosférica que existe en la tubería 83 dispuesta a continuación del asiento de válvula 38, ahora varían las relaciones de presión. Puesto que la cámara 58 está separada ahora de la presión de gas de la entrada de gas 50, esta presión se reduce a través del canal 76 que ha quedado libre, puesto que este gas puede llegar ahora a través del canal 76 a la tubería 83 que, con derivación de la válvula 36, conduce al quemador. Esta corriente de gas es tan grande que basta como corriente de gas de encendido para el quemador 14 para encender el quemador. Se ha descrito anteriormente que el quemador ya se solicita con chispas de encendido. Esta corriente de gas relativamente reducida impide, por lo demás, también fenómenos de deflagración en el quemador 14 durante el encendido de éste. Por otro lado, esta corriente de gas sólo está disponible durante un tiempo determinado, es decir, durante el tiempo en el que se reduce la presión en la cámara 60 hasta alcanzar la presión atmosférica. Si durante este tiempo se produce un encendido del quemador 14, se produce un acuse de recibo del mismo mediante el tramo de ionización entre los dos electrodos 33 y 35 al detector de llama 26. La descarga de la cámara 60 en cuanto a la presión tiene, además, la consecuencia de que, debido a la presión de gas que aumenta en la cámara 59 en combinación con la entrada de gas 50, se desplazan la membrana 57 y, por lo tanto, la placa 61 hacia la tapa 56. Por lo tanto, el tope de arrastre se desplaza en la misma dirección, lo cual no tiene ningún efecto hasta que la brida 78 entre en contacto con el cuerpo de válvula 37 debido a la rendija 79 que se va reduciendo. En cuanto ocurra esto, el cuerpo de válvula 37 se eleva de su asiento de válvula 38, es decir se abre la válvula de gas 36. A continuación, está libre el recorrido de gas directamente de la entrada de gas a la tubería 83 y la corriente de gas que pasa por esta tubería aumenta hasta alcanzar un valor que se desea según el paso de gas definido por la posición de estrangulación de la válvula de ajuste 41, dependiendo este paso de gas, además, del paso de agua por el conmutador de agua 5, porque este paso de agua controla el grado de apertura de la válvula 44.

No obstante, si en el lapso de tiempo anteriormente descrito no se produce un encendido del quemador 14, el control de quemador 27 vuelve a dejar sin corriente el electroimán a través de la línea 28 después de haber transcurrido el tiempo ajustado en el elemento temporizador 86. Por lo tanto, se vuelve a cerrar la válvula 63/65 por basculamiento del balancín 67, de modo que el cuerpo de válvula 37 sigue apoyándose en el asiento de válvula 38, sin haberse levantado en ningún momento. Por lo tanto, se impide que siga fluyendo gas al quemador 14. El flujo de gas está representado, por cierto, mediante las flechas 84.

Claims (3)

1. Calentador de agua de paso continuo (1) calentado por gas con un intercambiador de calor (3) que es calentado por un quemador (14) y delante del cual está dispuesta una válvula de agua en un conmutador de agua (5) y, en el lado de gas, válvulas de gas (36, 44), de las que una (44) es controlada por el conmutador de agua (5) y la otra (36) por una servoválvula (29) controlada por la presión del gas, estando dispuestas en serie estas válvulas, presentando la servoválvula (29) con su válvula de gas de encendido pero sin quemador de encendido un espacio interior (58) dividido por una membrana (57), caracterizado porque la primera cámara (59) del espacio interior (58) dividido está conectada mediante una válvula (64/66) que puede ser accionada por un electroimán (71) y un primer canal de gas (75) con la segunda cámara (60) del espacio interior (58) dividido, mientras que la segunda cámara (60) está conectada mediante una válvula (63/65) que puede ser accionada mediante el electroimán (71) con el recorrido de gas (83) corriente abajo respecto a la válvula de gas (36), presentando la membrana (57) un tope de arrastre que porta el cuerpo de válvula (37) de la válvula de gas (36) mencionada en último lugar, cuyo extremo orientado hacia el cuerpo de válvula (37) no lo arrastra hasta haber pasado una rendija (79) entre el cuerpo de válvula (37) y una brida (78) de los topes de arrastre contra la fuerza de retroceso de un resorte (80, 81) abriendo de esta forma la válvula de gas (36) mencionada en último lugar.

2. Calentador de agua de paso continuo calentado por gas según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera válvula (63/65) y la segunda válvula (64/66) están conectadas con la membrana (57) y son controladas en sentido opuesto por el mismo electroimán (71), de modo que las dos cámaras (59, 60) del elemento de accionamiento (52) estén conectadas o separadas en el lado de gas.

3. Calentador de agua de paso continuo calentado por gas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el conmutador de agua (5) presenta directamente en un talón un microcontacto (9) que puede ser accionado por un pasador (8) del conmutador de agua (5), que está dispuesto en el curso de una línea eléctrica (10), con el que actúa una batería (24) de un dispositivo de control (21) que presenta tanto un dispositivo de encendido (25) como un detector de llama (27) y un control de quemador (27), estando asignado un elemento temporizador (86) al control de quemador (27), que en caso de no aparecer una llama en el quemador (14), después de haber transcurrido un tiempo de seguridad, deja sin corriente el electroimán (71) de la servoválvula (29).