ES2293752B1 - GAS CONVECTOR FOR DOMESTIC APPLICATIONS AND THEIR USE. - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Convector a gas para aplicaciones domésticas y su uso. La invención descrita consiste en un nuevo diseño de convector para aplicaciones domésticas. Este aparato móvil de calefacción doméstica interior no está conectado a un conducto de evacuación. Este equipo utiliza gases licuados del petróleo, un quemador de gas en su parte inferior, un sistema de tiro para poder evacuar los gases calientes por convección, carcasa exterior, rejillas y estructura de montaje de las diferentes partes (ver figura 1). Entre los aspectos más novedosos en esta invención se pueden destacar dos: el sistema de tiro ideado para ingerir la cantidad de aire necesaria (ver figura 2) y la geometría de la rejilla de salida del aparato (ver figura 5). El producto innovador obtenido posee mejores prestaciones que los existentes en el mercado, siendo una buena solución para las viviendas que no disponen de infraestructura de calefacción, con la ventaja adicional de su independencia respecto a instalaciones de gas o electricidad.Gas convector for domestic applications and their use. The described invention consists of a new convector design for domestic applications. This mobile indoor domestic heating appliance is not connected to an evacuation duct. This equipment uses liquefied petroleum gases, a gas burner in its lower part, a draft system to be able to evacuate the hot gases by convection, outer casing, grilles and mounting structure of the different parts (see figure 1). Among the most novel aspects of this invention, two can be highlighted: the draft system designed to ingest the amount of air needed (see figure 2) and the geometry of the outlet grid of the device (see figure 5). The innovative product obtained has better benefits than those existing in the market, being a good solution for homes that do not have heating infrastructure, with the additional advantage of their independence from gas or electricity installations.
Description
Convector a gas para aplicaciones domésticas y su uso.Gas convector for domestic applications and its use.
Sector doméstico tanto en ciudades como en zonas rurales donde se requiera calefacción, especialmente en aquellos lugares donde no exista la infraestructura necesaria. El convector a gas utiliza una botella de gas licuado y permite mantener una habitación a temperatura confortable, sin la necesidad de instalaciones de suministro de gas o electricidad.Domestic sector in both cities and areas rural where heating is required, especially in those places where the necessary infrastructure does not exist. Convector gas uses a bottle of liquefied gas and allows to maintain a room at comfortable temperature, without the need to gas or electricity supply facilities.
La calefacción de las viviendas puede realizarse por diferentes vías, entre las que se pueden mencionar: calderas para el calentamiento de agua, bombas de calor y sistemas que utilizan resistencia eléctrica.The heating of the houses can be done by different routes, among which we can mention: boilers for water heating, heat pumps and systems that They use electrical resistance.
Las tradicionales "estufas de butano" (con quemadores de infrarrojos) han venido siendo una buena solución para las viviendas que no disponen de infraestructura de calefacción, constituyendo un equipo de coste relativamente bajo y con la ventaja adicional de su independencia respecto a instalaciones de suministro (gas o electricidad). El diseño de los equipos de este tipo existentes en el mercado no ha sido optimizado ni desde el punto de vista estético ni en cuanto a su operación, según se aprecia en los modelos disponibles [1, 2].The traditional "butane stoves" (with infrared burners) have been a good solution for homes that do not have infrastructure of heating, constituting a relatively low cost equipment and with the additional advantage of its independence from supply facilities (gas or electricity). The design of the existing equipment of this type has not been optimized neither from the aesthetic point of view nor in terms of its operation, as seen in the available models [1, 2].
Los convectores a gas se han desarrollado
gracias a las aportaciones de muchas empresas e investigadores. En
el año 1957 Oatley [3] patenta un dispositivo que permite calentar
el aire con los gases de combustión intercambiando el calor sin
mezclarse. El aparato descrito posee una caja exterior metálica y
una serie de tubos que posibilitan el intercambio térmico y
permiten calentar la habitación también por la radiación directa de
la pared ante-
rior.Gas convectors have been developed thanks to the contributions of many companies and researchers. In 1957 Oatley [3] patented a device that allows the air to be heated with combustion gases by exchanging heat without mixing. The described apparatus has a metal outer box and a series of tubes that allow thermal exchange and also allow the room to be heated by direct radiation from the front wall.
rior.
David Grieg de la empresa United Gas Industries LTD en 1966 [4] propone una serie de mejoras al convector de gas. Al igual que el dispositivo anterior la idea es transferir el calor de los gases de combustión al aire, en este caso a través de un intercambiador mucho más elaborado.David Grieg from United Gas Industries LTD in 1966 [4] proposes a series of improvements to the gas convector. Like the previous device, the idea is to transfer heat of combustion gases into the air, in this case through a much more elaborate exchanger.
Un año después Arnold y Watts de la Radiation LTD protegen un convector a gas radiante [5]. En este dispositivo, los gases de combustión ceden calor por radiación antes de mezclarse con una cierta cantidad de aire y pasar al intercambiador de calor. Este diseño posibilita mejorar el control del flujo de aire que se requiere en el recinto a calentar.A year later Arnold and Watts de la Radiation LTD protect a radiant gas convector [5]. In this device, flue gases give up heat by radiation before mix with a certain amount of air and pass to the exchanger of heat This design makes it possible to improve the flow control of air that is required in the room to be heated.
Oatley con su empresa Oatley Technical Developments [6] en el año 1968 proponen una serie de mejoras al convector a gas, incorporando pantallas de radiación antes del intercambiador de calor que permite calentar el aire con los gases de combustión.Oatley with your company Oatley Technical Developments [6] in 1968 propose a series of improvements to the gas convector, incorporating radiation screens before heat exchanger that allows to heat the air with the gases of combustion
También en el año 1968 Ryder de la Stoves LTD publica una patente [7] relacionada con convectores a gas, específicamente para lograr una mejor transferencia del calor entre los gases de combustión y el aire a calentar.Also in 1968 Ryder de la Stoves LTD publishes a patent [7] related to gas convectors, specifically to achieve better heat transfer between the combustion gases and the air to be heated.
En 1973 la United Gas Industries LTD patenta un aparato [8] para el calentamiento del aire en convectores a gas. El principio de funcionamiento es intercambiar calor entre los gases y el aire sin mezclarlos. Se puede emplear un ventilador para aumentar el flujo de aire y los gases se pueden obtener de una caldera.In 1973, United Gas Industries LTD patented a apparatus [8] for heating the air in gas convectors. He operating principle is to exchange heat between gases and the air without mixing them. A fan can be used to increase Air flow and gases can be obtained from a boiler.
En el año 1985 se publica una patente que propone modificaciones sustanciales a los convectores a gas existentes. Tung y Niknejad de la British Gas corporation [9] patentan un aparato que calienta la habitación por convección y radiación pasando los gases de combustión por dentro de los tubos y el aire por fuera. Poseen un sistema de extracción de condensados y logran elevadas eficiencias térmicas.In 1985 a patent was published that proposes substantial modifications to gas convectors existing. Tung and Niknejad of the British Gas corporation [9] patented a device that heats the room by convection and radiation passing the flue gases inside the tubes and The air outside. They have a condensate extraction system and They achieve high thermal efficiencies.
Chesworth de la empresa Willey Robinson LTD [10] patenta un convector a gas con dimensiones muy reducidas para su empleo en caravanas en el año 1986.Chesworth of the company Willey Robinson LTD [10] patents a gas convector with very small dimensions for its caravan employment in 1986.
Jean y Jean Calude Carra en el año 1988 registran una patente [11] sobre un convector a gas transportable para calentar cocinas, sótanos, invernaderos, etc. Posee una botella de gas con un quemador y una malla de hierro de salida y logra distribuir el calor sin necesidad de sopladores.Jean and Jean Calude Carra in 1988 register a patent [11] on a transportable gas convector to heat kitchens, basements, greenhouses, etc. Owns a bottle of gas with a burner and an iron mesh outlet and achieves Distribute heat without blowers.
Goff y Goodey de la Beaumont John L LTD [12] proponen mejoras para evitar las posibles obstrucciones en los convectores a gas.Goff and Goodey de la Beaumont John L LTD [12] propose improvements to avoid possible obstructions in the gas convectors
En el año 1997 Hacohen de la Combustion Products Developmen [13] proponen un convector a gas que posibilita calentar una mayor cantidad de aire con los gases de combustión.In 1997 Hacohen de la Combustion Products Developmen [13] propose a gas convector that allows heating a greater amount of air with combustion gases.
La mayoría de los aparatos descritos en los párrafos precedentes transfieren el calor de los gases de combustión al aire, o sea no se valora el empleo como fluido calefactor de la mezcla del aire con los productos de la combustión, exceptuando el trabajo de los franceses Carra. Estos equipos por lo general poseen bajas eficiencias térmicas y algunos de ellos requieren de dispositivos sopladores para mover el aire por los intercambiadores de calor.Most of the devices described in the preceding paragraphs transfer the heat of the gases from air combustion, that is, employment as a fluid is not valued air mixing heater with the products of the combustion, except the work of the French Carra. These equipment usually has low thermal efficiencies and some of them require blowing devices to move the air by heat exchangers.
El aparato descrito en la presente invención
logra eficiencias elevadas al mezclar los productos de la
combustión con el aire en proporciones adecuadas para lograr
temperaturas confortables y niveles mínimos de contaminación
ambiental, como se comprobó en los experimentos realizados. Por
otra parte el sistema de tiro implementado permite la circulación y
dispersión de la mezcla aire - gas en el recinto a calentar sin
necesidad de dispositivos
auxiliares.The apparatus described in the present invention achieves high efficiencies by mixing the combustion products with the air in adequate proportions to achieve comfortable temperatures and minimum levels of environmental pollution, as was verified in the experiments performed. On the other hand, the draft system implemented allows the circulation and dispersion of the air-gas mixture in the room to be heated without the need for devices
auxiliary
1. Portable gas convector (2003), \underline{http://www.rinnai.co.nz/convector\_heaters.htm}1. Portable gas convector ( 2003 ), \ underline {http://www.rinnai.co.nz/convector\_heaters.htm}
2. Calefactor por convección (2003), \underline{http://www.altocity.com/browse/line\_3486.asp}2. Convection heater ( 2003 ), \ underline {http://www.altocity.com/browse/line\_3486.asp}
3. Oatley, A. F. (1957), Improvements relating to space heaters. Patent number GB779454 3. Oatley , AF ( 1957 ), Improvements relating to space heaters. Patent number GB779454
4. Grieg, D. (1966), Improvements in gas convector fires and the like. Patent number GB1028701 4. Grieg , D. ( 1966 ), Improvements in gas convector fires and the like. Patent number GB1028701
5. Arnold, J. F. and Watts, H. (1967), Radiant/ convector gas fire. Patent number GB1065011 5. Arnold , JF and Watts , H. ( 1967 ), Radiant / convector gas fire. Patent number GB1065011
6. Oatley, A. F. (1968), Improvements relating to gas fires. Patent number GB1097232 6. Oatley , AF ( 1968 ), Improvements relating to gas fires. Patent number GB1097232
7. Ryder, S. E. A. (1968), Improvements in and relating to convector gas fires. Patent number GB1126957 7. Ryder , SEA ( 1968 ), Improvements in and relating to convector gas fires. Patent number GB1126957
8. United Gas Industries LTD (1973), Space heating appliance. Patent number GB1317566 8. United Gas Industries LTD ( 1973 ), Space heating appliance. Patent number GB1317566
9. Tung M. and Niknejad, J. (1985), Gas-fired convector or convector/ radiant room heating appliance. Patent number US4531508 9. Tung M. and Niknejad , J. ( 1985 ), Gas-fired convector or convector / radiant room heating appliance. Patent number US4531508
10. Chesworth, A. (1986), Gas-fired heating appliance. Patent number GB2165940 10. Chesworth , A. ( 1986 ), Gas-fired heating appliance. Patent number GB2165940
11. Carra, J. C. and Carra, J. (1988), Convector having several uses. Patent number FR2610393 11. Carra , JC and Carra , J. ( 1988 ), Convector having several uses. Patent number FR2610393
12. Goff, P. F. and Goodey, C. J. (1989), Convection space heating arrangement for a flame effect gas fire. Patent number GB2213577 12. Goff , PF and Goodey , CJ ( 1989 ), Convection space heating arrangement for a flame effect gas fire. Patent number GB2213577
13. Hacohen, J. (1997), Convector box gas fires. Patent number GB1342439.13. Hacohen , J. ( 1997 ), Convector box gas fires. Patent number GB1342439 .
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El convector objeto de patente es un aparato móvil de calefacción doméstica interior que no está conectado a un conducto de evacuación. Este equipo utiliza la energía que produce la combustión de gases licuados del petróleo (GLP) por lo que cuenta con una botella de gas incorporada, un quemador en su parte inferior y un sistema de tiro para poder evacuar los gases calientes por convección.The patent convector is a mobile indoor domestic heating apparatus that is not connected to an evacuation duct. This equipment uses the energy produced by the combustion of liquefied petroleum gases ( LPG ) so it has a built-in gas bottle, a burner in its lower part and a draft system to evacuate hot gases by convection.
La botella de gas y el quemador que conforman el convector son equipos comerciales que no requieren de una descripción detallada en este apartado. Los cambios objeto de patente se ha realizado en el sistema de tiro y en la rejilla de salida del equipo.The gas bottle and the burner that make up the convector are commercial equipment that does not require a detailed description in this section. The changes object of patent has been made in the draft system and in the grid of team exit.
El sistema de tiro está compuesto por dos piezas independientes denominadas etapas, ubicadas una en el interior de la otra. La primera etapa se encuentra ubicada verticalmente encima del quemador. La segunda etapa envuelve a la primera y posee una altura mayor para favorecer el tiro.The shooting system is composed of two pieces independent called stages, located one inside the other. The first stage is located vertically above of the burner The second stage involves the first and has a greater height to favor the shot.
La entrada de las etapas 1 y 2 en su parte cercana al quemador deben poseer una configuración aerodinámica al pasar desde una sección transversal mayor en la propia entrada hasta una menor en una zona superior.The entry of stages 1 and 2 in its part close to the burner must have an aerodynamic configuration to pass from a larger cross section at the entrance itself to a minor in a higher area.
La salida del quemador y la entrada de la primera etapa deben poseer una determinada separación al igual que entre la primera y la segunda etapa con el objetivo de favorecer la ingestión de aire.The burner outlet and the entrance of the first stage must have a certain separation just like between the first and the second stage in order to favor the air intake
En el diseño se buscó la mayor altura posible entre la salida del quemador y la salida de la Etapa 2, atendiendo al diseño general del convector, para incrementar el tiro disponible y la succión de aire. La Etapa 2 posee varias ranuras frontales que incrementan la ingestión de aire y mejoran su operación.The highest possible height was sought in the design between the burner outlet and the stage 2 outlet, attending to the general design of the convector, to increase the available shot and air suction. Stage 2 has several front slots that Increase air intake and improve its operation.
El otro aspecto importante de esta invención es la rejilla, cuya forma, material y ubicación en la ventana de salida repercuten considerablemente en su temperatura.The other important aspect of this invention is the grid, whose shape, material and location in the window of output have a considerable impact on its temperature.
Con un espesores de rejilla entre 2 y 6 mm, ancho entre 15 y 20 mm y número de placas entre 5 y 12, ubicadas de forma paralela a la menor dimensión de la ventana de salida (o sea transversales a la ventana de salida) se logran los valores más adecuados en su temperatura superficial.With a grid thickness between 2 and 6 mm, width between 15 and 20 mm and number of plates between 5 and 12, located from parallel to the smaller dimension of the exit window (that is transversal to the exit window) the highest values are achieved suitable in its surface temperature.
Rejillas con dos secciones, una interior con placas de menor espesor ubicadas a determinada separación de la Etapa 2 y otra exterior con placas de mayor espesor y con deflectores de flujo en forma de "V" han permitido reducir la temperatura máxima de la rejilla exterior a valores perfectamente admisibles para usos domésticos.Grids with two sections, one inside with thinner plates located at a certain separation from the Stage 2 and another exterior with thicker plates and with "V" shaped baffles have reduced the maximum temperature of the outer grid at perfectly admissible for domestic uses.
Las rejillas deben fabricarse con un material de alta conductividad térmica para favorecer el intercambio térmico.The grilles must be manufactured with a material of high thermal conductivity to promote exchange thermal.
Figura 1.- Plano general del convector, donde aparecen la carcasa (1), la estructura (2), la botella de gas (3), las rejillas (4), el quemador (5), la Etapa 1 (6) y la Etapa 2 (7).Figure 1.- General plan of the convector , where the housing (1), structure (2), gas bottle (3), grilles (4), burner (5), Stage 1 (6) and Stage 2 (7).
Figura 2.- Sistema de tiro en su conjunto que muestra la ubicación solidaria del quemador (1) y las dos Etapas (2 y 3).Figure 2.- Shot system as a whole showing the solidarity location of the burner (1) and the two Stages (2 and 3).
Figura 3.- Vista lateral e isométrico de la Etapa 1 que muestra la geometría aerodinámica y las dimensiones de la variante E1PZ3.Figure 3.- Side and isometric view of Stage 1 showing the aerodynamic geometry and the dimensions of the E1PZ3 variant.
Figura 4.- Vista lateral e isométrico de la Etapa 2 que muestra la geometría, las dimensiones y las ranuras frontales de la variante denominada E2PZ7.Figure 4.- Side and isometric view of Stage 2 showing the geometry, dimensions and front grooves of the variant called E2PZ7.
Figura 5.- Plano de las rejillas que muestra las dimensiones de la variante denominada Rejilla 3.Figure 5.- Plan of the grids showing the dimensions of the variant called Grid 3.
La presente invención se basa en que los inventores han observado que se puede incrementar la eficiencia de los convectores a gas, al mismo tiempo que se disminuyen las temperaturas de salida de los gases, de la rejilla y de la carcasa del convector, mediante un diseño mejorado presentado en esta patente.The present invention is based on the fact that inventors have observed that the efficiency of gas convectors, while decreasing gas, grid and housing outlet temperatures of the convector, through an improved design presented in this patent.
El objeto de la presente invención lo constituye el convector a gas mejorado. El mismo se caracteriza por estar constituido por un quemador de gas, un sistema de tiro formado por el conjunto solidario de dos piezas denominadas Etapa 1 y Etapa 2 que permiten ingerir el aire necesario, una rejilla ubicada en la ventana de salida, una botella de gas, un quemador, una carcasa exterior y la estructura de montaje de las diferentes partes del convector (ver Figura 1).The object of the present invention constitutes it The improved gas convector. It is characterized by being constituted by a gas burner, a firing system formed by the solidarity set of two pieces called Stage 1 and Stage 2 that allow to ingest the necessary air, a grid located in the exit window, a gas bottle, a burner, a housing exterior and mounting structure of the different parts of the convector (see Figure 1).
El sistema de tiro está constituido por el ajuste solidario de tres elementos consistentes en el quemador, una pieza denominada Etapa 1 y otra llamada Etapa 2 (ver Figura 2). Con este tipo de montaje se mejora la ingestión de aire en la instalación debido a que:The shooting system consists of the supportive adjustment of three elements consisting of the burner, one piece called Stage 1 and another called Stage 2 (see Figure 2). With this type of assembly improves air intake in the installation because:
- --
- ambos elementos se encuentran ubicados de forma tal que las pérdidas de presión en el sistema sean mínimas,both of them elements are located in such a way that the losses of system pressure be minimal,
- --
- la Etapa 2 posee, al menos, una ranura frontal por donde puede entrar cierta cantidad de aire adicional al sistema (ver Figura 4), the Stage 2 has at least one front slot where it can enter certain amount of additional air to the system (see Figure 4),
- --
- la Etapa 2 posee una geometría aerodinámica en forma de tobera convergente - divergente o solamente divergente, con el área de flujo mayor en la descarga que en la succión (ver Figura 4),the Stage 2 has an aerodynamic geometry in the form of a nozzle convergent - divergent or only divergent, with the area of greater flow in the discharge than in the suction (see Figure 4),
- --
- la Etapa 1 posee un área de flujo mayor en la entrada que en la salida y el cambio de sección de la entrada a la salida sigue la aerodinámica de las líneas de corriente (ver Figura 3),the Stage 1 has a larger flow area at the entrance than at the exit and the change of section from the entrance to the exit follows the streamline of streamlines (see Figure 3),
- --
- la Etapa 1 posee una altura inferior a la Etapa 2 (ver Figura 2),the Stage 1 has a height lower than Stage 2 (see Figure 2),
- --
- el quemador, la Etapa 1 y la 2 se encuentran ubicadas en ese orden según la dirección vertical conformando con su altura un sistema de tiro natural (ver Figura 1).he burner, Stage 1 and 2 are located in that order according to the vertical direction conforming with its height a system of natural shot (see Figure 1).
La novedosa configuración geométrica del sistema de tiro consigue una reducción de presiones capaz de ingerir una mayor cantidad de aire, lo que permite refrigerar las paredes y rejilla del equipo, así como mantener el aire caliente en temperaturas confortables.The novel geometric configuration of the system shooting achieves a pressure reduction capable of ingesting a greater amount of air, allowing to cool the walls and equipment rack, as well as keeping the hot air in comfortable temperatures.
Durante el diseño y montaje, el sistema de tiro se ubica en la parte superior del quemador y su descarga se protege con una rejilla metálica (ver Figuras 1).During the design and assembly, the firing system It is located at the top of the burner and its discharge is protected with a metal grid (see Figures 1).
La rejilla metálica recibe el calor de los gases de escape del convector, por lo cual se calienta. La reducción de temperatura se logra a través de la liberación del calor al medio ambiente, por lo cual la geometría, material y ubicación de la rejilla en la ventana de salida es de suma importancia.The metal grid receives the heat of the gases Exhaust from the convector, so it heats up. The reduction of temperature is achieved through the release of heat to the medium environment, whereby the geometry, material and location of the grid in the exit window is of the utmost importance.
Las rejillas objeto de protección en la presente patente para su empleo en convectores a gas mejorados son simples o dobles, se fabrican con materiales de elevada conductividad térmica y se ubican de forma transversal a la longitud de la sección de salida y con su mayor espesor en el sentido de circulación de los gases, todo ello para favorecer su enfriamiento.The grilles subject to protection here Patent for use in improved gas convectors are simple or doubles, they are manufactured with high thermal conductivity materials and are located transversely to the length of the section of exit and with its greatest thickness in the direction of movement of gases, all this to favor its cooling.
El funcionamiento de todo el sistema es simple, el gas licuado procedente de la botella se conduce al quemador donde se enciende mediante un ignitor, empleando como oxidante el aire atmosférico, los productos de la combustión por su alta temperatura ascienden a través del sistema de tiros formado por las etapas 1 y 2, creando un vacío que es ocupado por el aire exterior ingerido que se une con los gases calientes formando una mezcla a menor temperatura y con contenidos mínimos de dióxido de carbono. Estos gases abandonan el convector a través de la ventana de salida que está cubierta con una rejilla de protección.The operation of the entire system is simple, Liquefied gas from the bottle is taken to the burner where it is ignited by means of an ignitor, using as oxidant the atmospheric air, combustion products because of their high temperature rise through the system of shots formed by the stages 1 and 2, creating a vacuum that is occupied by outside air ingested that binds with the hot gases forming a mixture to lower temperature and with minimum carbon dioxide contents. These gases leave the convector through the exit window which is covered with a protection grid.
La Etapa 1 (ver Figura 3) posee una longitud igual a la del quemador más 20 mm. Las dimensiones de esta pieza son las siguientes: su altura puede oscilar desde los 100 mm hasta la altura de la Etapa 2 menos 100 mm, el ancho de la parte inferior se ubica en un rango de 80 - 100 mm, y en la parte superior entre 40 y 60 mm. Para reducir el área de flujo se emplea un ángulo de inclinación con relación a la vertical que puede ir desde 20º a 50º.Stage 1 (see Figure 3) has a length equal to that of the burner plus 20 mm. The dimensions of this piece They are as follows: their height can range from 100 mm to the height of Stage 2 minus 100 mm, the width of the bottom It is located in a range of 80 - 100 mm, and at the top between 40 and 60 mm To reduce the flow area an angle of inclination in relation to the vertical that can go from 20º to 50th.
La Etapa 2 (ver Figura 4) posee una longitud igual a la de la Etapa 1 más 35 mm y una altura igual a la de la carcasa exterior del convector menos 40 mm. Las otras dimensiones de esta pieza son las siguientes: el ancho de la parte inferior se ubica en un rango de 95 - 150 mm, y en la parte superior entre 120 y 200 mm. Para reducir el área de flujo en la parte inferior se emplea un ángulo de inclinación con relación a la vertical que puede ir desde 0º a 50º, por una o por ambas caras. En la parte superior se logra conformar el difusor con un ángulo de inclinación en la pared frontal y otro en la pared trasera que pueden ser iguales o no y oscilan en el rango de 2º a 10º.Stage 2 (see Figure 4) has a length equal to that of Stage 1 plus 35 mm and a height equal to that of the outer casing of the convector minus 40 mm. The other dimensions of This piece are as follows: the width of the bottom is located in a range of 95 - 150 mm, and in the upper part between 120 and 200 mm. To reduce the flow area at the bottom you employs an angle of inclination relative to the vertical that can go from 0º to 50º, on one or both sides. On top the diffuser can be formed with an angle of inclination in the front wall and another on the back wall that may be the same or not and oscillate in the range of 2º to 10º.
Otro aspecto a destacar en la Etapa 2 son las ranuras longitudinales en la pared frontal y en las paredes laterales. El número de ranuras puede ir desde 0 a 8 con dimensiones de 10 mm de altura y una longitud igual al ancho de la pared menos 30 mm. Su ubicación va de la parte superior a la inferior y se encuentran separadas por una distancia de 20 mm.Another aspect to highlight in Stage 2 are the longitudinal grooves on the front wall and on the walls lateral. The number of slots can range from 0 to 8 with dimensions 10 mm high and a length equal to the width of the wall less 30 mm Its location goes from the top to the bottom and it They are separated by a distance of 20 mm.
La separación vertical entre el quemador y la Etapa 1 va desde los -50 hasta los 70 mm, señalándose con los valores negativos las posiciones en que el quemador se encuentra introducido dentro de la etapa y los valores positivos a la separación entre ambos. La separación entre la Etapa 1 y la 2 oscila desde -20 hasta 100 mm, con un significado similar al explicado en el párrafo precedente.The vertical separation between the burner and the Stage 1 goes from -50 to 70 mm, indicating with the negative values the positions in which the burner is introduced within the stage and the positive values to the separation between both. The separation between Stage 1 and 2 ranges from -20 to 100 mm, with a meaning similar to explained in the preceding paragraph.
Otro objeto particular de esta patente lo constituye la rejilla de salida con doble sección de placas y deflectores de flujo intercalados.Another particular object of this patent is constitutes the exit grid with double section of plates and interleaved flow baffles.
Las dos secciones de la rejilla se ubican de forma transversal al flujo de gas y a la longitud de la propia ventana y cada una de ellas puede estar conformada por desde 5 hasta 20 placas.The two sections of the grid are located in crosswise to the gas flow and the length of the gas itself window and each of them can be made up of 5 to 20 plates
Las placas se deben colocar con su menor espesor (entre 1 y 5 mm) en la dirección del flujo de gas. El espesor mayor en la dirección paralela a la corriente se encuentra entre 5 y 40 milímetros.The plates should be placed with their smallest thickness (between 1 and 5 mm) in the direction of the gas flow. Thicker in the direction parallel to the current is between 5 and 40 millimeters
Entre ambos juegos de placas se ubican los difusores en forma de "V" para obligar a las líneas de corriente del flujo de gas a pasar entre las placas de la rejilla superior. Debe colocarse un difusor debajo de cada placa de la rejilla superior y el ángulo de la "V" puede ir desde los 2º hasta los 10º.Between both sets of plates are located "V" shaped diffusers to force the lines of gas flow stream to pass between the grid plates higher. A diffuser must be placed under each plate of the upper grid and the angle of the "V" can go from 2º until 10º.
La separación entre la Etapa 2 y el primer juego de placas, entre estas y los difusores y por último entre los difusores y las placas superiores está en todos los casos entre 0 y 20 mm.The separation between Stage 2 and the first game of plates, between these and the diffusers and finally between diffusers and the upper plates is in all cases between 0 and 20 mm
Finalmente, hay que destacar que las
características constructivas del convector de la presente
invención permiten adoptar un proceso de fabricación notablemente
sencillo, lo que incide en la reducción de sus costes de
construc-
ción.Finally, it should be noted that the construction characteristics of the convector of the present invention allow a remarkably simple manufacturing process to be adopted, which affects the reduction of its construction costs.
tion.
El ejemplo que a continuación se describe, no debe entenderse sólo como una limitante del alcance del convector de la presente invención. Por el contrario, la presente invención trata de cubrir todas las alternativas, variantes, modificaciones y equivalencias que puedan incluirse dentro del espíritu y el alcance del objeto de invención.The example described below does not It should be understood only as a limitation of the convector range of the present invention. On the contrary, the present invention try to cover all alternatives, variants, modifications and equivalences that can be included within the spirit and scope of the object of the invention.
La exigencia de partida para el diseño del convector es lograr una adecuada eficiencia del equipo con temperaturas del aire a la salida confortables y con temperaturas en la carcasa y rejilla de salida por debajo de los valores permisibles por seguridad.The requirement of departure for the design of the convector is to achieve adequate equipment efficiency with comfortable air temperatures at the outlet and with temperatures in the housing and outlet grid below the values permissible for security.
El combustible empleado en los experimentos fue butano comercial, aunque también se puede emplear propano. La razón aire-combustible estequiométrica para el butano es de 15,5 kg_{aire}/kg_{butano}. Este combustible gaseoso posee un calor específico de combustión o poder calorífico superior de 49 511 kJ/kg (118 738 kJ/nm^{3}), mientras que su poder calorífico inferior (con el vapor de agua en estado gaseoso) es de 45 771 kJ/kg (109 694 kJ/nm^{3}).The fuel used in the experiments was commercial butane, although propane can also be used. The reason stoichiometric air-fuel for butane is 15.5 kg_ {air} / kg_ {butane}. This gaseous fuel has a specific heat of combustion or calorific value exceeding 49 511 kJ / kg (118 738 kJ / nm 3), while its calorific value lower (with water vapor in gaseous state) is 45 771 kJ / kg (109 694 kJ / nm 3).
El estudio y la caracterización del prototipo inicial del convector, así como de sus variantes y modificaciones se logra realizando mediciones en cada uno de los conjuntos diseñados. Se ejecutan dos tipos de experimentos principales. En los experimentos llamados de mallado se determinan los parámetros en cada punto de una malla imaginaria muy fina en la sección transversal de salida de cada etapa analizada. Los experimentos denominados globales cuantifican los parámetros promedio en la zona posterior a la homogenización, empleando una instalación específicamente construida para lograr presión atmosférica a la salida del equipo.The study and characterization of the prototype initial of the convector, as well as its variants and modifications it is achieved by making measurements in each of the sets designed. Two types of main experiments are executed. In the called meshing experiments determine the parameters in each point of a very fine imaginary mesh in the section Transverse output of each stage analyzed. The experiments denominated global quantify the average parameters in the zone after homogenization, using an installation specifically built to achieve atmospheric pressure at team exit.
En los experimentos de mallado se toman muestras de gas a la salida de cada una de las etapas del convector (quemador, etapa 1 y 2) en un mallado muy fino, que está relacionado con el área de cada una de las secciones transversales investigadas. En cada punto de muestreo se registra la temperatura y la composición volumétrica del gas (CO, CO_{2} y O_{2}), empleando estos componentes para cuantificar el exceso de aire existente en los gases. El CO se utiliza, además, para comprobar que su valor está por debajo de los límites máximos permitidos por la normativa. En estos experimentos se puede medir también la temperatura superficial de varios tipos de placas y rejillas con diversas formas de ubicación sobre la sección de salida de los gases.In the meshing experiments samples are taken of gas at the exit of each stage of the convector (burner, stage 1 and 2) in a very fine mesh, which is related with the area of each of the cross sections investigated At each sampling point the temperature is recorded and the volumetric composition of the gas (CO, CO2 and O2), using these components to quantify excess air existing in the gases. CO is also used to verify that its value is below the maximum limits allowed by the normative. In these experiments you can also measure the surface temperature of various types of plates and grilles with various forms of location on the output section of the gases
En los experimentos globales se adicionan a las medidas mencionadas en el párrafo anterior dos sistemas de instrumentación para medir la velocidad o el flujo de la mezcla gas- aire a la salida del convector. En estos experimentos el exceso de aire se determina por cuatro vías; con las mediciones de CO, O_{2} y CO_{2} en la mezcla gas-aire y con el flujo determinado a través de un tubo de Pitot y de una placa orificio. El valor final se obtiene promediando los cuatro valores obtenidos y determinando su desviación estándar. Los casos en que las diferencias obtenidas entre los cuatro métodos son significativas se desprecian, repitiendo el ensayo.In global experiments they are added to measures mentioned in the previous paragraph two systems of instrumentation to measure the velocity or flow of the gas mixture air at the outlet of the convector. In these experiments the excess of air is determined by four ways; with CO measurements, O 2 and CO 2 in the gas-air mixture and with the determined flow through a pitot tube and a plate orifice. The final value is obtained by averaging the four values obtained and determining its standard deviation. The cases in which the differences obtained between the four methods are Significant scorn, repeating the essay.
Una de las combinaciones ensayada fue la denominada E1PZ3 + E2PZ7 + Ranuras (no mostrada en las figuras) + Rejilla3. La simbología empleada es la siguiente E se refiere a etapa y puede ser la 1 o la 2, PZ es la pieza ensayada de acuerdo a su geometría. La palabra ranuras se refiere al número de ranuras existente en la etapa 2 y por último el número de rejilla se refiere a diferentes geometrías analizadas.One of the combinations tested was the called E1PZ3 + E2PZ7 + Slots (not shown in the figures) + Grid 3. The symbology used is the following E refers to stage and can be 1 or 2, PZ is the piece tested according to its geometry The word slots refers to the number of slots existing in stage 2 and finally the grid number is refers to different geometries analyzed.
En las Figuras 3, 4 y 5 se muestran las dimensiones principales de la Etapa 1, la 2 y la rejilla 3 respectivamente.Figures 3, 4 and 5 show the main dimensions of Stage 1, 2 and grid 3 respectively.
Los resultados obtenidos en los experimentos son los siguientes: un exceso de aire de 36.65, con una temperatura media del gas de 82ºC y en la rejilla de 91ºC.The results obtained in the experiments are the following: an excess of air of 36.65, with a temperature average of the gas of 82ºC and in the grid of 91ºC.
Claims (20)
2º a 10º.4. Gas convector for domestic applications with a draft system according to claim 2, characterized by Stage 2 having a length equal to that of Stage 1 plus 35 mm and a height equal to that of the outer casing of the convector less 40 mm The other dimensions of this piece are the following: the width or depth of the lower part is located in a range of 95 - 150 mm, and in the upper part between 120 and 200 mm. To reduce the flow area at the bottom of this stage, an inclination angle is used in relation to the vertical which can range from 0º to 50º, on one or both sides of the piece. In the upper part, the diffuser can be formed with an angle of inclination in the front wall and another in the rear wall that can be the same or not and oscillate in the range of
2nd to 10th.
confortables.10. Gas convector for domestic applications with draft system according to claim 2, with a geometric configuration that achieves a pressure reduction such that the amount of air ingested is increased, which allows cooling the walls and the grid of the equipment, as well how to keep hot air in temperatures
comfortable.
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