ES2317983T3 - Dispositivo radiante con quemador de gas y recirculacion con produccion reducida de oxidos de nitrogeno. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo radiante de quemador de gas y recirculación de gases quemados para la calefacción de un recinto (1) delimitado por una pared (10), incluyendo dicho dispositivo, según una dirección axial longitudinal (L), una sección (Se) externa al recinto (1) y una sección (Si) al mismo tiempo interna al recinto y dividida en tres subsecciones internas (Si1, Si2, Si3) que se suceden una tras otra a creciente distancia de la pared (10) y, según una dirección radial centrípeta (R), una envuelta (2) que incluye un cárter externo (21) y un tubo envolvente interno (22) del que un extremo (220) distante de la pared (10) está cerrado, un intercambiador (3) dispuesto en la envuelta (2) y que se extiende en una parte de la sección externa (Se) y en las dos primeras secciones internas (Si1, Si2), un tubo de recirculación (4) que se extiende en la tercera sección interna (Si3) a distancia radial del tubo envolvente (22) y que presenta extremos entrante (41) y saliente (42) abiertos respectivamente relativamente cerca y relativamente lejos de la pared (10) del recinto, un tubo de sujeción (5) interno al intercambiador (3) y que se extiende en parte de la sección externa (Se) y en la primera sección interna (Si1), un tubo fogón (6) dispuesto en el intercambiador (3), sujetado por el tubo de sujeción (5) en la prolongación de este último y que se extiende en la segunda sección interna (Si2), y un tubo central de inyección (7) que transporta gas, que se extiende por lo menos en el tubo de sujeción (5), y que atraviesa un tabique (56) que separa el tubo de sujeción (5) del tubo fogón (6), incluyendo el intercambiador (3) un tubo separador (30) que define, con el tubo de sujeción (5) y el tubo fogón (6) un recorrido (T1) de admisión de aire que tiene su origen en una entrada de admisión (211) realizada en el cárter (21) y que desemboca en unos orificios de admisión (60) realizados en el tubo fogón (6), definiendo el tubo separador (30), junto con la envuelta (2), un recorrido (T2) de evacuación de humos que desemboca en una salida de evacuación (212) realizada en el cárter (21), y terminando el tubo fogón (6) en una boquilla (61) dispuesta enfrentada al extremo entrante (41) del tubo de recirculación (4) caracterizado porque el tubo central de inyección (7) es alimentado mediante dos conductos (71, 72) de los que el primero (71) transporta por lo menos gas y de los que el segundo (72) transporta por lo menos aire, porque el tubo central de inyección (7) desemboca en un quemador (8) dispuesto en el tubo fogón (6) y desemboca a nivel de la boquilla (61), y porque una válvula (710, 720) está interpuesta en por lo menos uno (72) de los conductos (71, 72), en el exterior del cárter (21).
Description
Dispositivo radiante con quemador de gas y
recirculación con producción reducida de óxidos de nitrógeno.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención se refiere, de manera general, a un
sistema de quemador de gas con tubo radiante, denominado "en dedo
de guante", que permite una elevada velocidad de salida de los
gases quemados.
Más concretamente, la invención se refiere a un
dispositivo radiante de quemador de gas y recirculación de gases
quemados para la calefacción de un recinto delimitado por una pared,
incluyendo dicho dispositivo, según una dirección axial
longitudinal, una sección externa al recinto y una sección al mismo
tiempo interna al recinto y dividida en tres subsecciones internas
que se suceden una tras otra a creciente distancia de la pared y,
según una dirección radial centrípeta, una envuelta que incluye un
cárter externo y un tubo envolvente interno del que un extremo
distante de la pared está cerrado, un intercambiador dispuesto en la
envuelta y que se extiende en una parte de la sección externa y en
las dos primeras secciones internas, un tubo de recirculación que
se extiende en la tercera sección interna a distancia radial del
tubo envolvente y que presenta extremos entrante y saliente
abiertos respectivamente relativamente cerca y relativamente lejos
de la pared del recinto, un tubo de sujeción interno al
intercambiador y que se extiende en parte de la sección externa y en
la primera sección interna, un tubo fogón dispuesto en el
intercambiador, sujetado por el tubo de sujeción en la prolongación
de este último y que se extiende en la segunda sección interna, y un
tubo central de inyección que transporta gas, que se extiende por
lo menos en el tubo de sujeción, y que atraviesa un tabique que
separa el tubo de sujeción del tubo fogón, incluyendo el
intercambiador un tubo separador que define, con el tubo de sujeción
y el tubo fogón un recorrido de admisión de aire que tiene su
origen en una entrada de admisión realizada en el cárter y que
desemboca en unos orificios de admisión realizados en el tubo fogón,
definiendo el tubo separador, junto con la envuelta, un recorrido
de evacuación de humos que desemboca en una salida de evacuación
realizada en el cárter, y terminando el tubo fogón en una boquilla
dispuesta enfrentada al extremo entrante del tubo de
recirculación.
Se conoce un dispositivo de este tipo en la
técnica anterior, como se ilustra especialmente en los documentos
de patentes FR 2 616 518 y FR 2 616 520, que se utiliza desde hace
numerosos años con éxito.
Dada precisamente la relativa antigüedad de su
diseño, dichos dispositivos debía necesariamente ser objeto de un
nuevo estudio, justificado por el constante deseo de reducir las
emisiones de óxidos de nitrógeno, cuyas condiciones de formación se
conocen hoy en día mejor que en el pasado.
Sin embargo, en la medida en que dichos
dispositivos tienen una prolongada vida útil y se han instalado en
gran número, el diseño de nuevos dispositivos de emisión reducida de
óxidos de nitrógeno debía resolver asimismo el problema que plantea
la rehabilitación de los dispositivos antiguos.
Ahora bien, este contexto excluye en la práctica
el recurso a las soluciones conocidas para reducir las emisiones de
óxidos de nitrógeno, que consisten en prever un inyector móvil, como
el descrito por ejemplo en el documento de patente DE 44 20 140, o
en prever medios para desplazar físicamente la zona de combustión,
como se describe por ejemplo en el documento de patente US 5 570
679.
En estas condiciones, la invención tiene por
objeto proponer un dispositivo que, por una parte, emita una tasa
despreciable de óxidos de nitrógeno y, por otra, se distinga de un
dispositivo conocido únicamente por adaptaciones totalmente menores
en el plano estructural.
A tal efecto, el dispositivo de la invención,
por otra parte conforme a la definición genérica que ofrece el
preámbulo anterior, se caracteriza esencialmente porque el tubo
central de inyección es alimentado mediante dos conductos de los
que el primero transporta por lo menos gas y de los que el segundo
transporta por lo menos aire, porque el tubo central de inyección
desemboca en un quemador dispuesto en el tubo fogón y desemboca a
nivel de la boquilla, y porque una válvula está interpuesta en por
lo menos uno de los conductos, en el exterior del cárter.
Según un posible modo de realización de la
invención, el primer conducto transporta por ejemplo gas y el
segundo conducto aire, estando entonces constituido el tubo central
de inyección por una caña de inyección única en la que desembocan
el primero y el segundo conducto.
En este caso, conviene por lo menos que la
válvula anteriormente indicada esté interpuesta en el segundo
conducto, para controlar el caudal de aire.
Según otro posible modo de realización de la
invención, el primer conducto transporta por ejemplo gas y el
segundo conducto una mezcla de aire y gas, estando entonces
constituido el tubo central de inyección por dos cañas de inyección
concéntricas en las que desembocan el primero y el segundo conductos
respectivamente.
En este caso, conviene por lo menos que la
válvula anteriormente mencionada esté interpuesta en el primer
conducto, para controlar el caudal de gas.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán con claridad mediante la siguiente descripción realizada
a título indicativo y no limitativo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
- la Figura 1 muestra un corte longitudinal de
un dispositivo conocido; y
\global\parskip1.000000\baselineskip
- la Figura 2 muestra un corte longitudinal de
un dispositivo conforme a la invención, resultante de una adaptación
del dispositivo conocido de la figura 1.
Como se ha indicado anteriormente, la invención
se refiere a un dispositivo radiante con quemador de gas y
recirculación de gases quemados, que permite calentar un recinto 1
delimitado por una pared 10 aislante.
Este dispositivo se extiende de manera general
según una dirección axial longitudinal L a lo largo de la cual
presenta una sección Se externa al recinto 1 y una sección Si
interna al recinto.
Como se muestra en ambas figuras, la sección
interna Si está dividida, a su vez, en tres subsecciones internas
Si1, Si2 y Si3 que se suceden una tras otra a creciente distancia de
la pared 10.
Dicho dispositivo está, además, formado por
varias capas que se suceden siguiendo una dirección radial
centrípeta R, es decir desde la capa más superficial hacia la capa
más profunda.
En superficie, el dispositivo está delimitado
por una envuelta 2, que incluye un cárter 21 externo al recinto 1,
y un tubo envolvente 22 interno al recinto 1, presentando el tubo
envolvente un extremo cerrado 220 a distancia de la pared 10.
En la capa que sucede inmediatamente a la
envuelta 2 está dispuesto un intercambiador 3 al que sucede un tubo
de recirculación 4.
Como se muestra en las figuras, el
intercambiador 3 se extiende en una parte de la sección externa Se y
en las dos primeras secciones internas Si1 y Si2, mientras que el
tubo de recirculación 4 se extiende en la tercera sección interna
Si3, a distancia radial del tubo envolvente 22.
El tubo de recirculación 4 presenta un extremo
entrante 41 relativamente cercano a la pared 10 del recinto y un
extremo saliente 42 relativamente alejado de dicha pared 10, estando
dichos dos extremos abiertos.
Dicho tubo de recirculación 4, que está
realizado por ejemplo en cerámica, está sujeto Radialmente en el
tubo envolvente 22 por medio de piezas de unión 40, asimismo de
cerámica, y de manera tal que su extremo saliente 42 quede liberado
del extremo 220 del tubo envolvente.
En el interior del intercambiador 3 se
encuentran un tubo de sujeción 5 y un tubo fogón 6.
El tubo de sujeción 5 se extiende en una parte
de la sección externa Se y en la primera sección interna Si1 y
sujeta en su prolongación al tubo fogón 6 que se extiende en la
segunda sección Si2.
Finalmente, un tubo central de inyección 7, que
transporta gas, se extiende en el tubo de sujeción 5 y atraviesa un
tabique 56 que separa el tubo de sujeción 5 del tubo fogón 6.
El intercambiador 3 incluye un tubo separador 30
dotado de aletas 31 que los sujetan entre la envuelta 2, por una
parte, y el tubo de sujeción 5 y el tubo fogón 6, por otra.
El tubo separador 30 coopera con el tubo de
sujeción 5 y el tubo fogón 6 para definir un recorrido T1 de
admisión de aire que tiene su origen en una entrada de admisión 211
prevista en el cárter 21, y que desemboca en orificios de admisión
de aire 60 realizados en el tubo fogón 6.
Además, el tubo separador 30 coopera con la
envuelta 2 para definir un recorrido T2 de evacuación de humos, que
desemboca en una salida de evacuación 212 realizada en el cárter
21.
Finalmente, como se muestra en las figuras, el
tubo fogón 6 termina en una boquilla 61 dispuesta enfrentada al
extremo entrante 41 del tubo de recirculación 4.
En el caso del dispositivo conocido (figura 1),
el tubo central de inyección 7 desemboca, justo detrás del tabique
56, en el tubo fogón 6 cuyo interior forma una cámara de combustión,
habiéndose previsto un sistema de encendido de alta tensión 9 para
permitir inflamar el gas a la salida del tubo de inyección 7.
Con relación a dicha disposición conocida, el
dispositivo de la invención (figura 2) incluye muy pocas diferencias
estructurales.
Primero, en lugar de alimentarse únicamente
mediante gas, el tubo central de inyección 7 se alimenta mediante
dos conductos 71 y 72, el primero 71 de los cuales transporta por lo
menos gas, mientras que el segundo 72 transporta por lo menos
aire.
Por otra parte, dicho tubo central de inyección
7 desemboca en un quemador 8 que está dispuesto en el tubo fogón 6
y que desemboca a nivel de la boquilla 61, es decir cuya salida se
sitúa a ras de la boquilla 61.
Finalmente, en el exterior del cárter 21, una
válvula tal que 710 y 720, está interpuesta en uno de los conductos,
y preferiblemente en cada uno de los conductos 71 y 72.
El dispositivo de la invención puede ponerse en
marcha según dos modos de funcionamiento distintos, correspondientes
a dos variantes estructurales, cada uno de los cuales presenta dos
fases sucesivas.
En la primera variante, el primer conducto 71
transporta gas, el segundo conducto 72 transporta aire, y el tubo
central de inyección 7 está constituido por una caña de inyección
única, en la que desembocan los conductos 71 y 72.
En la primera fase de puesta en marcha de esta
primera variante, las dos válvulas 710 y 720 están abiertas a
caudal moderado, y el tubo central de inyección 7 transporta hasta
el quemador 8, en forma de mezcla, el gas y el aire que recibe.
La segunda fase se inicia cuando la temperatura
en la tercera sección Si3 alcanza un valor que permita asegurar la
estabilidad de una llama intensa.
La válvula de aire 720 se cierra entonces, la
válvula de gas 710 se abre al máximo, y la depresión resultante a
nivel de la boquilla 61 genera una aspiración de aire muy fuerte a
través de la admisión de aire 211, funcionando entonces el
dispositivo a pleno rendimiento.
En la segunda variante, el primer conducto 71
transporta gas, el segundo conducto 72 transporta una mezcla de
aire y gas, y el tubo central de inyección 7 está constituido por
dos cañas de inyección concéntricas en las que desembocan los
conductos 71 y 72 respectivamente.
En la primera fase de puesta en marcha de esta
segunda variante, la válvula 710 está cerrada, la válvula 720 está
abierta, y el tubo central de inyección 7 transporta hasta el
quemador 8 la mezcla de aire y gas que recibe del conducto 72.
La segunda fase se inicia cuando la temperatura
en la tercera sección Si3 alcanza un valor que permite asegurar la
estabilidad de una llama intensa.
La válvula de gas 710 se abre entonces al
máximo, y la depresión resultante a nivel de la boquilla 61 genera
una aspiración de aire muy fuerte a través de la admisión de aire
211, funcionando entonces el dispositivo a pleno rendimiento.
Claims (5)
1. Dispositivo radiante de quemador de gas y
recirculación de gases quemados para la calefacción de un recinto
(1) delimitado por una pared (10), incluyendo dicho dispositivo,
según una dirección axial longitudinal (L), una sección (Se)
externa al recinto (1) y una sección (Si) al mismo tiempo interna al
recinto y dividida en tres subsecciones internas (Si1, Si2, Si3)
que se suceden una tras otra a creciente distancia de la pared (10)
y, según una dirección radial centrípeta (R), una envuelta (2) que
incluye un cárter externo (21) y un tubo envolvente interno (22)
del que un extremo (220) distante de la pared (10) está cerrado, un
intercambiador (3) dispuesto en la envuelta (2) y que se extiende
en una parte de la sección externa (Se) y en las dos primeras
secciones internas (Si1, Si2), un tubo de recirculación (4) que se
extiende en la tercera sección interna (Si3) a distancia radial del
tubo envolvente (22) y que presenta extremos entrante (41) y
saliente (42) abiertos respectivamente relativamente cerca y
relativamente lejos de la pared (10) del recinto, un tubo de
sujeción (5) interno al intercambiador (3) y que se extiende en
parte de la sección externa (Se) y en la primera sección interna
(Si1), un tubo fogón (6) dispuesto en el intercambiador (3),
sujetado por el tubo de sujeción (5) en la prolongación de este
último y que se extiende en la segunda sección interna (Si2), y un
tubo central de inyección (7) que transporta gas, que se extiende
por lo menos en el tubo de sujeción (5), y que atraviesa un tabique
(56) que separa el tubo de sujeción (5) del tubo fogón (6),
incluyendo el intercambiador (3) un tubo separador (30) que define,
con el tubo de sujeción (5) y el tubo fogón (6) un recorrido (T1) de
admisión de aire que tiene su origen en una entrada de admisión
(211) realizada en el cárter (21) y que desemboca en unos orificios
de admisión (60) realizados en el tubo fogón (6), definiendo el tubo
separador (30), junto con la envuelta (2), un recorrido (T2) de
evacuación de humos que desemboca en una salida de evacuación (212)
realizada en el cárter (21), y terminando el tubo fogón (6) en una
boquilla (61) dispuesta enfrentada al extremo entrante (41) del
tubo de recirculación (4) caracterizado porque el tubo
central de inyección (7) es alimentado mediante dos conductos (71,
72) de los que el primero (71) transporta por lo menos gas y de los
que el segundo (72) transporta por lo menos aire, porque el tubo
central de inyección (7) desemboca en un quemador (8) dispuesto en
el tubo fogón (6) y desemboca a nivel de la boquilla (61), y porque
una válvula (710, 720) está interpuesta en por lo menos uno (72) de
los conductos (71, 72), en el exterior del cárter (21).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer conducto (71) transporta gas,
porque el segundo conducto (72) transporta aire, y porque el tubo
central de inyección (7) está constituido por una caña de inyección
única en la que desembocan el primero y el segundo conducto (71,
72).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la válvula (720) está interpuesta en el
segundo conducto (72) para controlar el caudal de aire.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer conducto (71) transporta gas,
porque el segundo conducto (72) transporta una mezcla de aire y
gas, y porque el tubo central de inyección (7) está constituido por
dos cañas de inyección concéntricas en las que desembocan el primero
y el segundo conducto (71, 72) respectivamente.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque la válvula (710) está interpuesta en el
primer conducto (71) para controlar el caudal de gas.
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2317983T3 true ES2317983T3 (es) | 2009-05-01 |
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