ES2333981T3 - Quemador de gas para aparatos para cocinar. - Google Patents

Abstract

Quemador para aparatos para cocinar alimentados por gas, cuya estructura incluye: un cuerpo (10) que define una cámara (12) dentro de la cual un inyector (14) introduce gas que, tras mezclarse con el aire, forma una mezcla de gas-aire combustible; un elemento (16) de quemador con forma de anillo situado sobre el cuerpo y dotado de una periferia en la que están dispuestos orificios (18) de salida para la mezcla combustible, y una placa (20) circular de cobertura del quemador, caracterizado por el hecho de que: al menos el anillo (16) de quemador está fabricado de un metal o una aleación metálica y está recubierto con una capa fina de material con actividad catalítica.

Description

Quemador de gas para aparatos para cocinar.

La presente invención se refiere a aparatos para cocinar alimentados por gas, en particular del tipo doméstico y se refiere específicamente a los quemadores para tales aparatos.

Como se conoce ampliamente, el proceso de combustión que tiene lugar en estos aparatos genera diversas sustancias nocivas, tales como óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos orgánicos volátiles (VOC) y óxidos de carbono (CO y CO_{2}).

El problema de eliminar o reducir estas sustancias para mejorar las condiciones de funcionamiento en entornos para cocinar se ha abordado durante mucho tiempo con diversas soluciones técnicas.

Una de las soluciones conocidas prevé el uso de lo que se denominan quemadores "catalíticos", es decir, quemadores en los que una mezcla de gas-aire se pasa a través de una estructura construida o recubierta con un material que produce una combustión sin llama de la mezcla. Estos quemadores actúan sustancialmente como filtros diseñados para absorber los gases de combustión o producir una oxidación exotérmica de los mismos, para eliminar las sustancias nocivas resultantes de la combustión.

El documento GB 2.347.362 da a conocer un quemador de este tipo, con una estructura fabricada de material cerámico, tal como cordierita, y el catalizador incluye al menos un metal seleccionado entre platino, rodio, paladio e iridio, siendo el metal preferido platino. La cordierita se elige porque presenta una porosidad superficial necesaria para conseguir la deposición del catalizador, aumentando de este modo la superficie activa en la eliminación de gases nocivos. Sin embargo, la construcción de quemadores catalíticos con una estructura de material cerámico no ha resultado ser ventajosa en aplicaciones domésticas por diversos motivos, tales como, por ejemplo, la fragilidad del material, que casi no es adecuada para un objeto, tal como un quemador, que consiste en una pluralidad de piezas que es necesario desmontar con frecuencia para su limpieza y mantenimiento. Además, el material catalítico se aplica sólo a una parte de la superficie del quemador, en particular en la superficie de salida de la estructura, puesto que se cree que debe actuar sobre los productos gaseosos de la combustión, es decir, tras producirse la combustión.

Una solución similar se da a conocer en el documento JP 07091622, en el que las superficies que entran en contacto con emisiones de gas se recubren con material catalizador para producir una oxidación-reducción de las mismas emisiones.

Los quemadores catalíticos conocidos actúan eliminando las sustancias nocivas producidas por la combustión porque, como ya se ha mencionado, se hace que el catalizador actúe aguas abajo de la combustión. Por tanto, la principal ventaja que puede obtenerse con el uso de quemadores catalíticos ha sido facilitar el mantenimiento de la limpieza de las superficies en contacto con la llama, con lo que se denominan quemadores autolimpiables. Ejemplos de quemadores catalíticos de este tipo se describen en los documentos US 3.817.689 y US 3.921.913.

El principal objetivo de esta invención es proporcionar un quemador para aparatos para cocinar, en particular del tipo doméstico, que resuelva de manera eficaz el problema de eliminar los productos nocivos de la combustión, poniendo la mezcla de gas-aire en contacto con una superficie catalítica antes de que tenga lugar la combustión.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un quemador del tipo catalítico que ofrezca una eficacia térmica mayor y reduzca la energía requerida para la combustión.

Otro objetivo más de la invención es proporcionar un quemador de tipo catalítico cuya estructura esté realizada con materiales metálicos adecuados para su uso en aparatos para cocinar domésticos, en particular aleaciones de aluminio, que garantizan la rigidez mecánica requerida.

Estos y otros objetivos de la invención se conseguirán con un quemador tal como se describe posteriormente y con referencia específica a las reivindicaciones adjuntas.

Las características y ventajas de la presente invención quedarán claras a partir de la siguiente descripción, dada a modo de ejemplo y no a modo de limitación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de una estructura de quemador según la invención;

- la figura 2 es una sección transversal esquemática de la estructura de quemador de la figura 1;

- la figura 3 es un diagrama que ilustra la energía requerida para activar la reacción catalítica en el proceso de combustión;

- la figura 4 es un diagrama que muestra las cantidades de catalizador que se activan para generar la combustión en función de la energía suministrada.

Un quemador según la invención tiene una estructura (figura 1) que consiste sustancialmente en: un cuerpo 10 que define una cámara 12, en la que un inyector 14 introduce el gas que, tras mezclarse con el aire, forma la mezcla de gas-aire combustible; un elemento 16 con forma de anillo sobre el lado superior del cuerpo, con una periferia dotada de orificios 18 de salida de la mezcla de combustión, y una placa 20 circular de cobertura del quemador.

Según la invención, al menos el elemento 16 con forma de anillo está fabricado de un metal o aleación metálica, preferiblemente una aleación de aluminio tal como Pyral (96% Al, 2% Mg, 2% Si), un material que se usa ampliamente en la producción de quemadores alimentados por gas. Naturalmente, el cuerpo 10 y la placa circular también pueden estar fabricados de material metálico o una aleación metálica.

Tal como se conoce ampliamente, la mezcla combustible sale por los orificios 18 de salida y se enciende mediante un dispositivo de encendido (no mostrado), que forma una corona de llamas alrededor de la periferia del quemador. El calor generado por la combustión se transmite a toda la estructura del quemador, que alcanza una temperatura de estado constante alta (del orden de varios cientos de grados Celsius).

Según la invención, al menos el anillo 16 (figura 2) está recubierto con una capa fina de material con actividad catalítica, con el fin de reaccionar con la mezcla de gas-aire que sale fluyendo a lo largo de la superficie del anillo.

El material de recubrimiento con actividad catalítica está constituido por óxidos metálicos, o bien simples o mezclados, en particular óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos, con los que se recubren las superficies de quemador por medio de procedimientos conocidos, por ejemplo por inmersión en un baño catalítico.

Para obtener un recubrimiento adecuado, las superficies pueden prepararse, si fuera necesario, formando sobre las mismas una capa de soporte que sirve como precursor adecuado del catalizador. Cuando el quemador está fabricado de Pyral, que tiene una superficie compacta con baja porosidad, las superficies pueden prepararse recubriéndolas con una capa de alúmina Al_{2}O_{3}, por ejemplo, por oxidación electroquímica, para formar un sustrato o capa tampón.

Los catalizadores usados, que están activos a las temperaturas típicas de los quemadores de gas domésticos
(200-400ºC), permiten que la mezcla combustible gas-aire se queme con una mejor combustión, reduciendo la producción de gases nocivos, al tiempo que se reduce la cantidad de energía requerida para la combustión, con el resultado de mejorar su eficacia y por consiguiente reducir la salida de gases nocivos. De hecho, el contacto de la mezcla de combustible con las superficies de quemador recubiertas y activadas con el catalizador tiene el efecto de preoxidar la mezcla de aire-gas dentro del cuerpo de quemador.

La reacción de combustión requiere de hecho una cantidad considerable de energía de activación. Esta energía de activación se reduce considerablemente en un quemador recubierto con material catalizador según la invención.

Tal como se muestra en el diagrama de la figura 3, el uso del catalizador hace posible reducir la energía de cebado necesaria para activar el proceso de combustión.

La reducción de la energía de activación de combustión se debe al hecho de que la reacción catalítica provoca un aumento de la cantidad de partículas de combustible que adquiere la energía necesaria para la combustión. Normalmente, la cantidad de partículas dotadas de tal energía se representa mediante la zona A en el diagrama de la figura 4, mientras que la zona B representa la cantidad adicional de partículas que se activan por la reacción catalítica para generar la combustión. Por último, la zona C representa la cantidad de partículas que no tienen la energía suficiente para participar en la reacción.

Claims (6)

1. Quemador para aparatos para cocinar alimentados por gas, cuya estructura incluye: un cuerpo (10) que define una cámara (12) dentro de la cual un inyector (14) introduce gas que, tras mezclarse con el aire, forma una mezcla de gas-aire combustible; un elemento (16) de quemador con forma de anillo situado sobre el cuerpo y dotado de una periferia en la que están dispuestos orificios (18) de salida para la mezcla combustible, y una placa (20) circular de cobertura del quemador, caracterizado por el hecho de que:

al menos el anillo (16) de quemador está fabricado de un metal o una aleación metálica y está recubierto con una capa fina de material con actividad catalítica.

2. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la placa (20) circular también está fabricada de un metal o una aleación metálica y, al menos su superficie inferior está recubierta con una capa fina de material con actividad catalítica.

3. Quemador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que el cuerpo (10) de quemador también está fabricado de un metal o una aleación metálica y, al menos en su superficie interna, está recubierto con una capa fina de material con actividad catalítica.

4. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la capa de material con actividad catalítica se recubre sobre un sustrato de soporte precursor de catalizador.

5. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la estructura del quemador está fabricada de una aleación de aluminio, preferiblemente Pyral.

6. Quemador según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el material de recubrimiento con actividad catalítica está representado por óxidos metálicos simples o mezclados, en particular óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos.