ES2312746T3 - Elemento de recubrimiento para cabezas de combustion de gas y quemador de gas que comprende tal elemento de recubrimiento. - Google Patents
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Abstract
Un elemento (19a, 19b) de recubrimiento para un quemador (11) de premezcla de gas o de combustible líquido vaporizado; dicho elemento (19a) de recubrimiento caracterizado por el hecho de que se forma mediante una segunda operación de tricotado, o tejedura, usando al menos una estructura (40) base tubular formada, a su vez, mediante una primera operación de tricotado de al menos un hilo (32) metálico.
Description
Elemento de recubrimiento para cabezas de
combustión de gas y quemador de gas que comprende tal elemento de
recubrimiento.
La presente invención se refiere a un elemento
de recubrimiento metálico para cabezas de combustión de gas de
quemadores de premezcla.
La presente invención también se refiere a un
quemador de gas o de combustible líquido vaporizado que comprende
tal elemento de recubrimiento.
Tal y como se conoce, en las cabezas de
combustión de premezcla, es decir, en las que el gas y el aire se
mezclan aguas arriba desde la región de combustión donde se genera
la llama, la cabeza de combustión metálica perforada desde la cual
se emite la mezcla inflamable puede cubrirse con un elemento de
recubrimiento metálico de construcción especial.
Cubrir la cabeza de combustión con un elemento
de recubrimiento metálico es particularmente ventajoso ya que
mejora el intercambio de calor por radiación, mientras que al mismo
tiempo protege la estructura metálica de la cabeza de combustión
inferior. De esta manera, pueden conseguirse altas relaciones de
modulación y aplicaciones de premezcla de alta energía térmica, que
de otro modo serían imposibles a causa del gran esfuerzo térmico al
que está sometida la cabeza de combustión.
El elemento de recubrimiento metálico también
impide que la cabeza de combustión inferior se sobrecaliente hasta
el punto que se produzca un retorno de llama peligroso.
Finalmente, la porosidad del elemento de
recubrimiento metálico colocado sobre la cabeza de combustión mejora
la distribución de la mezcla gas/aire combustible, mientras que al
mismo tiempo reduce la temperatura de la llama y, por tanto, las
emisiones de óxido nítrico.
En quemadores radiantes de premezcla, las
soluciones conocidas emplean elementos de recubrimiento sinterizados
o tejidos con una forma apropiada fijados a las cabezas de
combustión.
En el caso de un quemador con una cabeza de
combustión perforada cilíndrica, el elemento de recubrimiento
sinterizado o tejido está doblado para fijarse completamente sobre
la superficie cilíndrica de la cabeza de combustión, estando
soldadas entre sí las partes libres del elemento de recubrimiento, y
el elemento de recubrimiento formado de esta manera está soldado a
la cabeza de combustión.
El documento
FR-A-2 526 919 (Osaka) se refiere a
un quemador de gas de premezcla dotado solamente de un flujo de
aire primario. Además, la superficie cilíndrica lateral del cuerpo
del quemador comprende una placa perforada que, a su vez, está
cubierta con un tejido metálico. El tejido metálico está formado por
hilos metálicos.
Además, en el documento
EP-A-0 635 677 (Gaz de France) se
describe una placa mantenedora de llama para un quemador de mezcla
de gas. Esta placa, que contiene pasos que la atraviesan para que
circulen los gases a través de la misma, comprende una red
comprimida de un hilo/hilos metálico(s)
entrelazado(s), que forman entre sí pasos para los gases. La
placa puede fabricarse enrollando una banda de hilos entrelazados,
apilando secciones de la banda o doblando esta banda. Una placa de
este tipo puede usarse, en particular, para montarse en
quemadores
domésticos.
domésticos.
Además, el documento
US-A-3 391 983 (Shinichi Harazono y
col.) se refiere a un quemador de radicación infrarroja. Un
quemador de este tipo comprende un elemento de transmisión de calor
cilíndrico (por ejemplo, vidrio cristalizado tal como vidrio Pyrex,
Pyroceram, etc.). En el elemento de transmisión de calor cilíndrico
están insertados un cilindro de red metálica exterior y un cilindro
de red metálica interior. Tanto el cilindro de red metálica
exterior como el cilindro de red metálica interior están fabricados
mediante hilos metálicos tejidos.
Sin embargo, todos los documentos mencionados
anteriormente se refieren a tejidos metálicos fabricados usando un
hilo/hilos metálico(s) simple(s).
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un elemento de recubrimiento para quemadores de gas y
un quemador de gas o de combustible líquido vaporizado que
comprenda tal elemento de recubrimiento, el cual está mejorado con
respecto a los tipos disponibles actualmente en el mercado.
Según la presente invención, se proporcionan un
elemento de recubrimiento para cabezas de combustión de gas y un
quemador de gas que comprende tal elemento de recubrimiento, tal y
como se reivindica en las reivindicaciones independientes
adjuntas.
Dos realizaciones no limitativas de la presente
invención se describirán a modo de ejemplo con referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra un diseño de un quemador de
gas de premezcla que incorpora un elemento de recubrimiento
novedoso;
la Figura 2 muestra un detalle ampliado de la
cabeza de combustión perforada del quemador de la Figura 1 fijada
con el elemento de recubrimiento, el cual es el objeto principal de
la presente invención;
la Figura 3 muestra un número de puntadas de una
estructura base tubular a partir de la cual se forma el elemento de
recubrimiento de las Figuras 1 y 2;
la Figura 4 muestra una estructura base tubular
fabricada usando al menos un hilo trefilado, y tricotada mediante
una primera operación de tricotado;
la Figura 5 muestra un elemento de recubrimiento
formado mediante una segunda operación de tricotado usando al menos
una estructura base tubular formada mediante la primera operación de
tricotado; la estructura base tubular es la mostrada en las Figuras
3 y 4;
la Figura 6 muestra un detalle ampliado del
elemento de recubrimiento de la Figura 5;
la Figura 7 muestra un elemento de recubrimiento
formado tejiendo varias estructuras base tubulares como las
mostradas en las Figuras 3 y 4;
la Figura 8 muestra un detalle ampliado del
elemento de recubrimiento de la Figura 7;
El número 10 en la Figura 1 indica un quemador
de gas de premezcla que incorpora un elemento de recubrimiento
novedoso según la presente invención.
El quemador 10 comprende un cuerpo 11 principal
al que se le suministra gas combustible o combustible líquido
vaporizado mediante un tubo 12. El flujo de gas combustible a lo
largo del tubo 12 se controla de la manera habitual mediante un
regulador 13 de presión conectado al cuerpo 11 principal mediante un
conducto 14.
El tubo 12 termina en una boquilla 15 en el
extremo que penetra dentro del cuerpo 11.
Un ventilador 16, solidario con el cuerpo 11
principal, proporciona al interior del cuerpo 11 principal la
cantidad de aire primario requerida para quemar el gas, o el
combustible líquido vaporizado, suministrado por la boquilla
15.
Una cabeza 17 de combustión metálica perforada
sustancialmente cilíndrica sobresale del cuerpo 11.
Tal como se muestra en la Figura 1, la cabeza 17
de combustión está fijada en un primer extremo 17a, tal como se ha
indicado, al cuerpo 11 principal y está cerrada en un segundo
extremo 17b por una tapa 18.
Tal como se muestra en las Figuras 1 y 2, la
superficie 17c exterior cilíndrica de la cabeza 17 de combustión
metálica perforada está cubierta con un elemento 19b de
recubrimiento (Figuras 7 y 8) según una realización de la presente
invención.
Tal como se muestra específicamente en la Figura
2, la cabeza 17 de combustión tiene varias aberturas 20 a través de
las cuales la mezcla de gas/aire combustible fluye hacia fuera desde
el cuerpo 11 y la cabeza 17 de combustión hasta donde la mezcla se
prende para formar la llama (no mostrada). Tal y como se ha
indicado, la superficie 17c exterior (Figuras 1 y 2) de la cabeza
17 de combustión está fijada con el elemento 19 de
recubrimiento.
Con referencia a las Figuras 5 y 7, el elemento
19a (Figura 5), 19b (Figura 7) de recubrimiento se forma
entrelazando al menos una estructura 40 base tubular mostrada a
modo de ejemplo en la figura 4.
La figura 3 muestra varias puntadas 31a a 31g de
una estructura 40 base tubular (Figura 4). Las puntadas 31a a 31g
se forman tricotando, mediante una primera operación de tricotado,
al menos un hilo 32 metálico en una máquina de tricotar conocida
(no mostrada).
Más específicamente, tal como se muestra en la
Figura 3, el hilo 32 se tricota usando un procedimiento de
tricotado utilizado habitualmente, por ejemplo, en la fabricación de
géneros de punto.
Este procedimiento produce una estructura 40
base tubular, tal como se muestra en la Figura 4, en la que las
puntadas 31a a 31g forman bucles usando un procedimiento también
utilizado habitualmente en la industria del tricotado, y en
particular en la fabricación de medias de nailon.
De manera ventajosa, aunque no necesaria, la
estructura base tubular de la Figura 4 tiene un diámetro de
aproximadamente 0,5 mm a 4 mm, y puede comprimirse para facilitar
el procesamiento posterior.
De manera ventajosa, aunque no necesaria, el
hilo 32 del que están formadas las puntadas 31a a 31g tiene un
diámetro de 0,05 mm a 1 mm.
El hilo 32 se forma normalmente trefilando
aleaciones que resisten altas temperaturas y la corrosión, tal como
NiCr o FeCrAl.
La estructura 40 base tubular (Figura 4)
descrita es mucho más ligera que el hilo trenzado (no mostrado)
utilizado en elementos de recubrimiento convencionales (no
mostrados). De hecho, un hilo trenzado se forma combinando varios
hilos o fibras dando lugar a una estructura sólida y pesada.
Por otro lado, la estructura 40 base tubular de
la Figura 4 se caracteriza por ser ligera y extremadamente
porosa.
La porosidad del elemento 19a (Figura 5), 19b
(Figura 7) de recubrimiento es un parámetro fundamental en las
aplicaciones de combustión.
De hecho, la porosidad afecta a los valores de
la emisión de óxido nítrico y reduce las pérdidas de carga de la
cabeza 17 de combustión; y una porosidad adecuada del elemento 19a,
19b de recubrimiento también ayuda a prevenir el retroceso de
llama.
El ligero peso de los elementos 19a, 19b de
recubrimiento reduce la inercia térmica, que es un factor importante
en la reducción del tiempo de calentamiento del quemador cuando se
encienda. De hecho, cuanto menor sea el tiempo de calentamiento,
más estable será la llama. Además, cuando se apague el quemador, un
enfriamiento más rápido reduce el esfuerzo térmico de la cabeza 17
de combustión, reduciendo de ese modo el desgaste. El ligero peso
del elemento 19a, 19b de recubrimiento también implica que se
requiere menos material.
El número de agujas (no mostradas) usadas para
fabricar la estructura 40 base tubular (Figura 4) determina hasta
cierto punto la elasticidad y porosidad del artículo acabado.
El mismo procedimiento de tricotado usado para
fabricar la estructura 40 base tubular también puede usarse para
fabricar el elemento 19a de recubrimiento de las Figuras 5 y 6.
De hecho, el elemento 19a de recubrimiento de la
Figura 5, que representa una primera realización de la presente
invención, se forma mediante una segunda operación de tricotado
usando al menos una estructura 40 base tubular formada usando la
primera operación de tricotado descrita con referencia a las Figuras
3 y 4.
Realizando una segunda operación de tricotado
usando al menos una estructura 40 base tubular, se obtiene de
manera ventajosa un elemento 19a de recubrimiento tubular como el
mostrado en la Figura 5 y que puede fijarse directamente sobre la
cabeza de combustión. En este caso, no se requiere soldadura para
enrollar el elemento 19a de recubrimiento tubular, simplificando de
ese modo la fabricación y la utilización del elemento 19a de
recubrimiento.
En la segunda operación de tricotado, es muy
importante controlar la elasticidad global del elemento 19a de
recubrimiento y formar un tipo de tricotado que, una vez fijado,
permita la expansión térmica de la cabeza 17 de combustión durante
el funcionamiento del quemador 10.
Una vez fijado, el elemento 19a de recubrimiento
se adhiere a la cabeza 17 de combustión.
Aunque la solución propuesta es particularmente
adecuada para cabezas 17 de combustión cilíndricas, esto no excluye
la posibilidad de usar elementos 19a de recubrimiento para cabezas
de combustión de otras formas o sobre estructuras planas.
Durante la fabricación del elemento 19a de
recubrimiento es importante evitar las carreras que, durante el
funcionamiento, son especialmente peligrosas dando lugar a retornos
de llama. Las carreras pueden evitarse usando configuraciones de
tricotado especiales conocidas en diversas fuentes
bibliográficas.
El tipo de tricotado también determina la
porosidad de la estructura final.
En una segunda realización de la presente
invención mostrada en las Figuras 7 y 8, en lugar de la segunda
operación de tricotado descrita con referencia a las figuras 5 y 6,
las estructuras 40 base tubulares de la Figura 4 pueden fabricarse
mediante una sencilla tejedura sobre un bastidor (no mostrado) y el
artículo acabado puede ser plano o tubular, dependiendo del tipo de
telar utilizado.
Un ejemplo de un elemento 19b de recubrimiento
de este tipo se muestra en las Figuras 7 y 8. El detalle de la
Figura 8 muestra la configuración típica de trama 50 y de urdimbre
51 de un elemento 19b de recubrimiento tejido en un telar (no
mostrado).
Más específicamente, la trama 50 está definida
por varias estructuras 40a, 40b, 40c base tubulares y el urdimbre
51 mediante estructuras 40d, 40e, 40f base tubulares; y la trama 50
y el urdimbre 51 están tejidos en un bastidor (no mostrado).
Todas las estructuras 40a a 40f base tubulares
se forman según lo descrito con referencia a las Figuras 3 y 4.
La elasticidad conseguida mediante la tejedura
de las Figuras 7 y 8 también queda garantizada por la elasticidad
de las estructuras 40a a 40f base tubulares.
A diferencia del elemento 19a de recubrimiento
de la primera realización, no hay peligro de que se produzcan
carreras en el elemento 19b de recubrimiento de la segunda
realización.
Pueden usarse varios tipos de tejidos para
obtener la porosidad deseada.
Tanto las características intrínsecas de la
cabeza 17 de combustión como el tricotado o la tejedura del elemento
19a o 19b de recubrimiento consiguen proporcionar la porosidad y la
elasticidad requeridas del elemento 19a, 19b de recubrimiento
cuando se aplique a quemadores 10 de premezcla.
Más específicamente, la porosidad del elemento
19a, 19b de recubrimiento genera la llama delantera interior y
aguas abajo del elemento 19a, 19b de recubrimiento (en la dirección
de flujo de la mezcla premezclada), impidiendo de este modo
cualquier de peligro de retorno de llama.
La elasticidad del elemento 19a, 19b de
recubrimiento permite que se fije en frío, y permite durante el
funcionamiento la expansión térmica de la cabeza 17 de combustión
de soporte.
Otra ventaja, tal como se ha indicado, del
elemento 19a, 19b de recubrimiento propuesto es que puede fijarse
sobre una cabeza 17 de combustión perforada y usarse sin necesidad
de soldadura para enrollarse alrededor de la misma, simplificando
de ese modo la producción y utilización del elemento de
recubrimiento.
Además, una vez fijado, el elemento 19a, 19b de
recubrimiento se adhiere generalmente a la cabeza 17 de combustión
perforada. Sin embargo, en algunas aplicaciones puede resultar útil
soldarlo a la cabeza 17 de combustión.
De manera ventajosa, aunque no necesaria, el
único hilo 32 (Figura 3) utilizado para formar la estructura 40
base tubular puede fabricarse a partir de aleaciones resistentes a
altas temperaturas, tales como NiCr o FeCrAl.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante es sólo para la comodidad del usuario. No forma parte
del documento de patente europea. Aunque se ha tenido gran cuidado
al recopilar las referencias, no pueden descartarse errores u
omisiones y la OEP niega toda responsabilidad a este respecto.
- \bullet FR 2526919 A [0009]
- \bullet US 3391983 A, Shinichi Harazono [0011]
\bullet EP 0635677 A [0010]
Claims (6)
1. Un elemento (19a, 19b) de recubrimiento para
un quemador (11) de premezcla de gas o de combustible líquido
vaporizado;
dicho elemento (19a) de recubrimiento
caracterizado por el hecho de que se forma mediante una
segunda operación de tricotado, o tejedura, usando al menos una
estructura (40) base tubular formada, a su vez, mediante una
primera operación de tricotado de al menos un hilo (32)
metálico.
2. Un elemento (19a, 19b) de recubrimiento según
la reivindicación 1, caracterizado por tener la forma de una
media sin costuras.
3. Un elemento (19a, 19b) de recubrimiento según
una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque dicha estructura (40) base tubular
tiene un diámetro de 0,5 mm a 4 mm.
4. Un elemento (19a, 19b) de recubrimiento según
la reivindicación 3, caracterizado porque dicha estructura
(40) base tubular se forma usando al menos un hilo (32) de 0,05 mm a
1 mm de diámetro.
5. Un elemento (19a, 19b) de recubrimiento según
la reivindicación 4, caracterizado porque dicho hilo (32) se
forma trefilando materiales que resisten altas temperaturas, tales
como aleaciones NiCr o FeCrAl.
6. Un quemador (10) de premezcla de gas o de
combustible líquido vaporizado, en el que dicho quemador (11)
comprende:
- -
- un cuerpo (11) principal;
- -
- medios (16) de ventilación para introducir la cantidad de aire primario requerida para quemar el gas, o el combustible líquido vaporizado, dentro de dicho cuerpo (11) principal;
- -
- medios (12, 13, 14) de suministro para suministrar gas, o combustible líquido vaporizado, a dicho cuerpo (11) principal; y
- -
- un elemento (19a, 19b) de recubrimiento asociado con dicho cuerpo (11) principal;
caracterizado por comprender al menos un
elemento (19a, 19b) de recubrimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores.
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