ES2435536T3 - Quemador de premezcla de gas - Google Patents

Quemador de premezcla de gas Download PDF

Info

Publication number
ES2435536T3
ES2435536T3 ES09738464T ES09738464T ES2435536T3 ES 2435536 T3 ES2435536 T3 ES 2435536T3 ES 09738464 T ES09738464 T ES 09738464T ES 09738464 T ES09738464 T ES 09738464T ES 2435536 T3 ES2435536 T3 ES 2435536T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
gas
premix burner
air
mixing
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES09738464T
Other languages
English (en)
Inventor
Claudio Zatti
Raffaello Rastelli
Nicola Lovascio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gas Point Srl
Original Assignee
Gas Point Srl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gas Point Srl filed Critical Gas Point Srl
Application granted granted Critical
Publication of ES2435536T3 publication Critical patent/ES2435536T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00003—Fuel or fuel-air mixtures flow distribution devices upstream of the outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14642—Special features of gas burners with jet mixers with more than one gas injection nozzles or orifices for a single mixing tube

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

Un quemador de premezcla de comburente/gas combustible (110; 210; 310), incluyendo los componentessiguientes: - medios de ventilación (112; 212; 312) para enviar el comburente y la mezcla de comburente/gas combustible a uncabezal de combustión (TC); - medios (114; 214; 314) para regular la inmisión del gas combustible; - un sistema de mezcla de comburente/gas combustible (111; 211; 311) incluyendo medios para la pérdida depresión localizada (111A; 211A; 311A); y - un cabezal de combustión (TC), provisto de un dispositivo (17) para el encendido de la mezcla de comburente/gascombustible y para la detección de la presencia de la llama; donde dicho sistema de mezcla (111; 211; 311): dicho sistema de mezcla (111; 211; 311) se divide en dos canales de mezcla (CH1), (CH2) para mezclar elcomburente con el gas combustible; donde solamente uno (CH2) de dichos dos canales de mezcla (CH1, CH2) estáprovisto de medios de apertura/cierre (130; 230; 330) diseñados para regular los caudales de la mezcla a través dedichos dos canales de mezcla (CH 1, CH2), caracterizándose dicho quemador de premezcla (110, 210, 310) porquedicho sistema de mezcla (111, 211, 311) se divide en dichos canales de mezcla (CH1), (CH2) por un elementodeflector (120), estando conformado dicho elemento deflector (120) de tal forma que imparta a cada canal de mezcla(CH1), (CH2) la forma de un tubo Venturi.

Description

Quemador de premezcla de gas
Campo técnico
La presente invención se refiere a un quemador de premezcla de gas con premezcla total de gas/aire.
Antecedentes de la invención
Como es conocido, los quemadores de premezcla con premezcla total de aire/gas se usan hoy día ampliamente para producir energía térmica en calderas de gas.
El uso de estos quemadores se está difundiendo rápidamente en sustitución de los quemadores atmosféricos tradicionales porque, en comparación con estos últimos, permiten:
[A] Emisiones más bajas de sustancias contaminantes (óxidos de nitrógeno y carbono);
[B] Alta eficiencia de intercambio térmico en todos los regímenes de potencia térmica y en particular a la potencia térmica mínima; y
[C] Alto rango de modulación entre la potencia térmica máxima y mínima del quemador.
Los quemadores de premezcla de aire/gas se obtienen hoy día predominantemente usando los componentes esenciales siguientes:
*
un ventilador para la distribución de la mezcla de aire/gas a un cabezal de combustión;
*
una válvula de gas accionada neumáticamente equipada con un regulador de flujo;
*
un sistema de mezcla de aire/gas constituido por un tubo Venturi o por un diafragma que realice una función similar (véase a continuación); y
*
un cabezal de combustión provisto del dispositivo para el encendido de combustión de la mezcla de aire/gas.
En estos sistemas, el dispositivo activo (también denominado “activador”) está representado por el ventilador, que, al ser alimentado eléctricamente de forma apropiada, suministra el aire de combustión al quemador en una cantidad directamente proporcional a la potencia térmica que se prevé suministrar al quemador y por lo tanto a la potencia térmica del cabezal del quemador. El dispositivo pasivo (también denominado “seguidor”) está representado por la válvula de gas, que es capaz de suministrar gas en una cantidad directamente proporcional a la cantidad de aire soplado al sistema debido al sistema de regulación ilustrado a continuación.
Las válvulas de gas se caracterizan porque, independientemente del valor de la presión del gas entrante (obviamente, dentro de los límites de operación permitidos por la válvula propiamente dicha y correspondientes a las presiones de distribución del suministro principal de gas), suministran gas en salida a una presión igual a la presión ejercida en su “regulador”.
A continuación se explican con más detalle dichos conceptos generales con referencia a las figuras adjuntas, donde:
La figura 1 ilustra una primera realización de un quemador de premezcla tradicional.
Y la figura 2 representa una segunda realización de un quemador de premezcla de un tipo conocido.
En un quemador 10 ilustrado en la figura 1 se ha colocado una mezcladora de aire/gas del tipo de tubo Venturi 11 hacia abajo de un ventilador 12 con respecto a un flujo de aire (AF). La mezcladora 11 incluye un dispositivo para pérdida de presión localizada 11A, constituido en este caso por un tubo Venturi.
Hacia arriba de la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11 está conectado un conducto 13 que envía una señal de presión P1 a una válvula de gas 14. Además, a la válvula de gas 14 entra un flujo de gas (FG) a la presión de la red de suministro Po.
La cantidad de gas liberado por la válvula de gas 14 a la mezcladora 11 es correlacionada a la diferencia de presión existente entre una presión P2 en la salida de la válvula de gas 14 (presión P2 igual al valor de la presión P1) y una presión P3 existente en el punto más estrecho (dispositivo de pérdida de presión localizada 11A) de la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11.
Un regulador de flujo 15 colocado en un tubo 16 para conexión entre la válvula de gas 14 y la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11 permite la regulación de la cantidad de gas suministrada de manera que tenga una relación óptima de aire/gas para combustión de la mezcla en un cabezal de combustión (TC).
El sistema, una vez calibrado mediante la regulación del regulador de flujo 15, permite obtener una relación de aire/gas constante en todo el rango operativo del quemador 10.
De hecho, es evidente que, para cualquier valor del caudal de aire generado por el ventilador 12, la diferencia de presión (P1-P3), generada por el caudal de aire, y medida entre la entrada y la sección más estrecha de la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11, será la misma que la que generará la tasa de gas que salga de la válvula de gas 14, dado que la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11 es un elemento mecánico rígido e indeformable.
La mezcla de gas/aire es enviada según un flujo (MF) hacia el cabezal de combustión (TC). El quemador 10 se completa con un dispositivo 17 para el encendido de la llama y la detección de su presencia, y por una unidad electrónica de control (CNT), que controla la operación del ventilador 12, de la válvula de gas 14, y del dispositivo 17 propiamente dicho.
En una segunda realización conocida en la técnica anterior e ilustrada en la figura 2, la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11 está situada hacia arriba del ventilador 12.
Se deberá indicar a propósito que, en la segunda realización de la figura 2, se ha usado la misma numeración de la figura 1 para designar elementos que son idénticos o similares a los que aparecen en la figura 1.
En esta segunda realización, el tipo de señal de presión P1* coincide con la presión atmosférica Pa que actúa simultáneamente en el regulador 15 de la válvula de gas y en la boca de entrada de la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11.
La cantidad de gas liberada por la válvula de gas 14 se correlaciona con la diferencia de presión existente entre la presión de salida P2* (igual, en este caso, a la presión atmosférica Pa y a la presión P1*) y la presión P3” existente en el punto más estrecho de la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11.
También en este caso, el regulador de flujo 15 colocado en el conducto 16 para conexión entre la válvula de gas 14 y la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11 permite la regulación de la cantidad de gas suministrada de manera que tenga una relación óptima de aire/gas para la combustión.
El sistema, una vez calibrado por medio del regulador 15, permite obtener una relación de aire/gas constante en todo el rango operativo del quemador 10.
De hecho, es evidente que, para cualquier valor de caudal de aire generado por el ventilador 12, la diferencia de presión (Pa-P3*) (siendo Pa igual a la presión ambiente) generada por el flujo de aire (AF) y medida entre la entrada y la sección más estrecha de la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 11 será la misma que la que genere el caudal de gas que sale de la válvula de gas 14.
De hecho, con el fin de mejorar la combustión, la relación de aire/gas no se mantiene intencionadamente rigurosamente constante en todo el rango de modulación, sino que se varía unas pocas décimas partes de punto porcentual.
Sin embargo, dado que esta variación es muy pequeña, no tiene ningún efecto al objeto del tratamiento presente.
Una variante posible (no ilustrada) con respecto a ambos sistemas ilustrados en las figuras 1 y 2 se representa mediante la utilización de diafragmas como una alternativa al uso de una mezcladora de aire/gas del tipo de tubo Venturi.
Sin embargo, los quemadores de premezcla de los tipos descritos con referencia a las figuras 1 y 2 presentan las desventajas siguientes:
*
un rango de modulación que varía de 100% a 20% (relación 1:5) de la potencia térmica nominal; y
*
altas pérdidas del cabezal a la potencia térmica máxima. En consecuencia, se ha sentido la necesidad de:
*
aumentar el rango de modulación con el fin de llegar a valores mínimos de 10% (relación 1:10) e incluso inferiores; y
*
reducir las pérdidas del cabezal de los sistemas de mezcla actuales.
El primer requisito surge del hecho de que los locales a calentar presentan dispersiones de calor cada vez más
bajas, mientras que los usuarios tienen necesidades de comodidad cada vez más altas relativas a la producción de agua caliente para fines sanitarios.
Además, como se ha indicado, hay un uso cada vez más difundido de calderas de tipo combinado (también denominado “calderas de tipo combi”), es decir, las que son capaces de suministrar calor al agua del sistema de calefacción y, cuando sea preciso, al agua caliente para usos sanitarios.
Sin embargo, este tipo de caldera debe tener la capacidad de suministrar de forma continua (es decir, sin que se apague el quemador) energía en una extensión marcadamente diferenciada, es decir, una extensión muy alta para la producción de agua para fines sanitarios y una extensión muy limitada para la producción de calor para el sistema de calefacción.
De hecho, es conocido que la operación de un quemador de un tipo intermitente es una fuente de dispersiones de energía para gestionar fases transitorias de arranque y apagado (preventilación y/o postventilación por requisitos de seguridad) además de la emisión de contaminantes en el paso de encendido.
El rango de modulación está actualmente limitado por algunos límites físicos y tecnológicos de los sistemas, que se pueden resumir de la forma siguiente:
*
los ventiladores actualmente en uso son capaces de funcionar adecuadamente en un rango comprendido entre 1000 y 6000 rpm; por encima de 6000 rpm la eficiencia de los ventiladores cae drásticamente, mientras que los problemas de ruido generados por las partes móviles (impulsores, cojinetes, flujo de aire, etc) aumentan considerablemente; además, por debajo de 1000 rpm, los problemas de estabilidad de la velocidad de rotación del ventilador aumentan considerablemente, con los consiguientes problemas de combustión; además
*
las válvulas de gas son capaces actualmente de funcionar adecuadamente con valores de presión en la entrada al regulador superiores a 30 ÷ 40 Pascal.
Por debajo de estos valores, los problemas de repetibilidad del valor de presión en la salida de la válvula de gas aumentan considerablemente, con las consiguientes variaciones marcadas en la relación de aire/gas y por lo tanto con problemas de la llama que surge del cabezal de combustión o de higiene por el nivel bajo de combustión.
Si mantenemos constante la velocidad mínima del ventilador indicada anteriormente, los tubos Venturi (o los diafragmas) son capaces de suministrar diferencias de presión más altas que las mínimas requeridas para las válvulas de gas solamente a condición de que tengan una sección de paso mínima muy pequeña. En consecuencia, incluso moviendo los ventiladores a las velocidades máximas permitidas, los caudales de aire máximos que se puede obtener (y por lo tanto, en el último análisis, las potencias térmicas máximas alcanzables) quedan limitados a no más de 5 ÷ 6 veces los valores de potencia térmica obtenidos a la velocidad mínima.
El segundo requisito de los usuarios deriva del hecho de que, en la producción del quemador, es posible utilizar ventiladores con un rendimiento más bajo y por lo tanto menos costoso dada la misma relación de modulación alcanzable.
US 6604938B describe un quemador según el preámbulo de la reivindicación 1 y tiene la finalidad de cumplir estos requisitos.
En particular, la presente invención tiene aplicación ventajosa, aunque no exclusiva, en combinación con una caldera combinada para producción simultánea o diferida de agua para instalaciones de calefacción y de agua caliente para fines sanitarios.
Descripción de la invención
En consecuencia, la finalidad de la presente invención es proporcionar un quemador de premezcla que carezca de los inconvenientes descritos anteriormente y, al mismo tiempo, que sea fácil y barato de producir.
Por lo tanto, según la presente invención se facilita un quemador de premezcla según las reivindicaciones anexas.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá ahora con referencia a los dibujos anexos, que ilustran tres ejemplos no limitadores de su realización, en los que:
La figura 3 es una ilustración esquemática de una primera realización del quemador de premezcla que constituye la materia de la presente invención.
La figura 4 es una ilustración esquemática de una segunda realización del quemador de premezcla que constituye la
materia de la presente invención.
Y la figura 5 es una ilustración esquemática de un quemador de premezcla que no es parte de la materia de la presente invención.
Mejor modo de llevar a la práctica la invención
El diagrama de la figura 1 debe ser considerado como el punto de inicio de la primera realización de la presente invención ilustrada en la figura 3.
En consecuencia, en el diagrama de la figura 3, los elementos que son idénticos o similares a los ya descritos se han numerado añadiendo el número 100 a la numeración usada en la figura 1.
Por razones de concisión, los varios elementos incluidos en el quemador 110 con eje vertical (Y) no se describirán de nuevo en detalle.
Un elemento caracterizante de la realización ilustrada en la figura 3 está constituido por el hecho de que la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 111 está dividida en dos canales (CH1), (CH2) por un elemento deflector
120.
Las dimensiones de las secciones mínimas de los canales (CH1, CH2) para la mezcla de los fluidos son las mismas con el fin de generar, dado el mismo flujo de aire que pasa a su través, la misma diferencia de presión.
Como una alternativa a lo observado en el punto anterior, las dimensiones de las secciones mínimas de los canales (CH1, CH2) para la mezcla de los fluidos pueden ser diferentes con el fin de generar, dado el mismo flujo de aire que pasa a su través, una diferencia de presión diferente y preestablecida.
Dicho elemento deflector 120 está conformado de tal forma que imparta a cada canal (CH1), (CH2) la forma de un tubo Venturi.
Además, el canal (CH1) conformado a modo de tubo Venturi, está cerrado, según las leyes que aparecerán más claramente por lo siguiente, por un elemento de apertura/cierre 130 retenido en una pared (WL) del quemador 110 por medio de una bisagra (HG).
En consecuencia, una de las materias de la presente invención está constituida por un quemador de premezcla 110 con dos o más tubos Venturi que tienen la capacidad de:
*
generar altas diferencias de presión (P1** -P3**) al caudal mínimo del aire o de la mezcla de aire/gas sin generar altas resistencias fluidodinámicas a la tasa máxima de flujo; o en otro caso
*
generar bajas resistencias fluidodinámicas del sistema al caudal máximo del fluido que genera suficientes diferencias de presión (P1** -P3**) al caudal mínimo del fluido.
Esta característica se obtiene montando en la boca de salida todos los tubos Venturi excepto un elemento de apertura/cierre que tiene un peso y forma adecuados para la apertura del paso para la mezcla de aire/gas en las condiciones deseadas según los principios indicados a continuación.
[A] Cuando el caudal de aire o de la mezcla de aire/gas es máximo, el elemento de apertura/cierre 130 se abre bajo el empuje dinámico ejercido por la masa móvil de fluido, que ofrece una resistencia despreciable a su paso; en esta condición, los múltiples tubos Venturi se comportan exactamente como un solo tubo Venturi.
[B] A condición de que las secciones de paso del fluido sean las mismas, de que su suma sea igual a la sección del único tubo Venturi, y de que el caudal total de fluido sea el mismo, la diferencia de presión (P1** -P3**) generada por los tubos Venturi individuales del sistema múltiple es la misma que la generada por el único tubo Venturi.
[C] En efecto, la resistencia del sistema con múltiples tubos Venturi es ligeramente más alta que la del sistema correspondiente con un solo tubo Venturi; sin embargo, es más alta en una cantidad despreciable con respecto a las altas presiones generadas por el ventilador operando a altas tasas de rotación del impulsor.
[D] Cuando el caudal del aire o de la mezcla de aire/gas es mínimo, los elementos de apertura/cierre 130 se cierran bajo la acción del peso de los elementos de apertura/cierre 130 propiamente dichos, desapareciendo casi totalmente el empuje ejercido por la masa móvil de fluido.
[E] En estas condiciones, solamente el tubo Venturi que es menos desfavorecido, permanece operativo dado que carece de un elemento de apertura/cierre en la boca de salida.
Ahora analizaremos desde el punto de vista de la dinámica de fluidos el caso con dos canales (CH1), (CH2) (figura 3), cada uno de los cuales forma un tubo Venturi.
En comparación con el tubo Venturi único (de una sección total igual a dos veces la del único tubo Venturi que permanece operativo), el caudal es el doble; por lo tanto, la velocidad es el doble y, en el análisis final, la diferencia de presión (P1** -P3**) es cuatro veces más grande, debido a los principios conocidos de la física.
Dado que es posible generar unas diferencias de presión tan altas a los caudales mínimos del fluido, es posible, dada la misma válvula de gas 114 disponible, reducir a un cuarto el caudal mínimo de gas a la mezcladora en comparación con la técnica conocida basada en el tubo Venturi único.
En consecuencia, es posible pasar de las relaciones de modulación corrientes de 1:5 a 1:6 a valores teóricos de 1:20 a 1:24; y valores prácticos (teniendo en cuenta el aumento de la resistencia fluidodinámica consiguiente a la presencia de los elementos de apertura/cierre) de 1:15 a 1:18.
El peso del elemento de apertura/cierre 130 se determina de manera que pueda cerrar el canal (CH1) antes de que la diferencia de presión (P1 ** -P3**) caiga a valores inferiores a los tolerados para el accionamiento apropiado de las válvulas de gas.
Cuando la principal necesidad no es aumentar la relación de modulación, sino reducir la resistencia general del sistema a la potencia térmica máxima, siguen siendo válidas todas las consideraciones hechas hasta ahora, con la diferencia fundamental de que todas las consideraciones realizadas deben ser aplicadas a tubos Venturi que tengan secciones de paso mínimas que sean anchas con el fin de reducir la pérdida total del cabezal del sistema.
Volviendo a las consideraciones anteriores, es evidente que para obtener una relación de modulación final de 1:5 es suficiente partir de tubos Venturi que tengan secciones de paso mínimas tales que se logren individualmente relaciones de modulación de 1:1,7.
Además, cuando el elemento de apertura/cierre 130 está completamente cerrado, en una sección de entrada de gas (Q1) en la sección mínima del tubo Venturi correspondiente al canal (CH1), en lugar de tener una presión negativa con respecto a la presión P1** de la sección de entrada de aire, hay, en cambio, la misma presión P1**.
Esto determina un flujo de aire despreciable en un conducto 116A hacia una sección de entrada de gas (Q2) en el tubo Venturi correspondiente al otro canal (CH2) sin elemento de apertura/cierre, a condición de que las secciones de entrada de gas (Q1), (Q2) en el sistema de mezcla 111 estén configuradas en tal forma que creen la resistencia fluidodinámica necesaria para obtener la relación de aire/gas apropiada.
De hecho, puede haber un número de secciones de entrada de gas (Q1), (Q2), incluso aunque en las figuras adjuntas solamente se ilustran dos.
Se señala de nuevo que la cantidad de aire de recirculación que fluye en el conducto 116A es despreciable a condición de que las secciones de entrada de gas (Q1), (Q2) sean tan pequeñas que se evite el uso del regulador de flujo de gas (choke/boquilla/diafragma) y de manera que hagan que las secciones (Q1), (Q2) propiamente dichas realicen la función de regulador de flujo.
De esta forma, de hecho, dado que la válvula de gas 114 suministra en salida una presión de gas P2** igual a la presión neumática en la entrada P1**, el aire hacia arriba y hacia abajo de estas secciones de entrada de gas (Q1), (Q2) está a la misma presión.
Finalmente, analizaremos a modo de ejemplo el caso de un sistema con dos canales diferentes uno de otro donde el canal CH1 (provisto de elemento de apertura/cierre) tiene una sección de paso mínima ligeramente menor que la del canal CH2.
La diferencia de presión (P1-P3) es más baja en el canal CH2 que en el canal CH1 y esto determina, dadas las mismas secciones de entrada de gas (Q1), (Q2), un caudal de gas más bajo a través de la entrada (Q2), y por lo tanto un ligero empobrecimiento de la mezcla de gas/aire de combustión a la potencia mínima, mejorando la higiene de la combustión en el cabezal del quemador (TC) en dichas condiciones.
En la figura 4 se representa una segunda realización de un quemador de premezcla con eje horizontal (X).
Además, el quemador de premezcla puede presentar un eje inclinado cualquier cantidad deseable con respecto a un eje horizontal (X) o vertical (Y).
El diagrama de la figura 2 (con ventilador colocado hacia abajo de la zona de mezcla) se ha de considerar el punto de inicio de la segunda realización de la presente invención ilustrada en la figura 4.
En consecuencia, en el diagrama de la figura 4 los elementos que son idénticos o similares a los ya descritos se han numerado añadiendo el número 200 a la numeración usada en la figura 2.
Por razones de concisión, no se describirán de nuevo en detalle los varios elementos incluidos en el quemador 210 5 con eje horizontal (X).
Un elemento caracterizante de la realización ilustrada en la figura 4 se muestra por el hecho de que la mezcladora de aire/gas de tubo Venturi 211 (con un dispositivo de pérdida de presión localizada 211A) se divide en dos canales (CH1), (CH2) por un elemento deflector 220.. El elemento de apertura/cierre 230 se retiene en la pared (WL) del
10 quemador 210 por medio de una bisagra (HG).
También en este caso, el elemento de apertura/cierre 230 tiende a cerrarse como resultado de la fuerza de gravedad ejercida encima.
15 La realización de la figura 4 se puede tomar como base de referencia para todas las realizaciones (que no se ilustran en ninguna de las figuras, pero que pueden imaginarse fácilmente) que tienen el eje de referencia incluido entre la horizontal y la vertical.
En todos estos casos, el elemento de apertura/cierre 230 tiende a cerrarse como resultado de la fuerza de gravedad 20 ejercida encima.
La figura 5 ilustra una tercera realización que no es parte de la invención y en la que una mezcladora de aire/gas 311 (con un dispositivo de pérdida de presión localizada 311A) incluye un diafragma respectivo 340, 350 en una posición correspondiente a cada canal (CH1), (CH2). Además, a su vez, cada diafragma 340, 350 tiene un agujero central
25 respectivo 340A, 350A que permite el flujo del aire empujado por el ventilador 312.
Los dos diafragmas perforados 340, 350 ilustrados también son dos zonas de pérdida de presión localizada para el flujo de aire, que permiten la mezcla con el gas que entra por el conducto 316.
30 De nuevo, el canal (CH1) está provisto de un elemento de apertura/cierre 330 que cierra el canal (CH1) propiamente dicho con las modalidades indicadas anteriormente.
Se llegó a las mismas conclusiones sustituyendo los elementos de apertura/cierre articulados 130, 230, 330 por los elementos de apertura/cierre flotantes (no ilustrados en las figuras adjuntas).
35 Además, la tabla siguiente presenta un ejemplo práctico, que compara los resultados obtenidos con el quemador 10 representado en la figura 1 (un solo tubo Venturi) con el quemador 110 de la figura 3 (doble tubo Venturi con un elemento de apertura/cierre articulado):
40 TABLA Como se puede indicar, en la solución tradicional hay una relación de modulación de 1/5,7 (28,5 kW / 5 kW = 5,7) con una señal neumática a la válvula de gas de 35 Pa.
Invención
Técnica actual
Sistema de Venturi doble
Sistema de Venturi único
Características geométricas
Sección mínima de Venturi mm2 154,0 314,0
Sección de salida de Venturi
mm2 755,0 1540,0
Peso del elemento de apertura/cierre
g 7,0 ----
Agujeros de entrada de gas
N° x mm2 4 x 2,3 4 x 9,6
Regulador de flujo
mm2 --- 24,0
Potencia térmica máxima (con el elemento de apertura/cierre completamente abierto)
Potencia térmica del quemador kW 28,5 28,5
Caudal de aire
m3/h 34,3 34,3
Caudal de gas
m3/h 3,05 3,05
(P1-P3)
Pa 1650 1500
Potencia térmica mínima (con el elemento de apertura/cierre
Potencia térmica del quemador kW 6,2 6,2
completamente cerrado)
Caudal de aire
m3/h 7,5 7,5
Caudal de gas
m3/h 0,6 0,6
(P1 -P3)
Pa 145 48
Potencia térmica modulable mínima
Potencia térmica del quemador kW 2,0 5,0
Caudal de aire
m3/h 2,8 6,7
Caudal de gas
m3/h 0,2 0,5
(P1-P3)
Pa 35 35
5 En cambio, con la solución propuesta en la presente invención hay una relación de 1/14,3 (28,5 kW / 2,0 kW = 14,3), manteniendo la misma señal neumática a la válvula de gas de 35 Pa.
El elemento de apertura/cierre 130 se cierra completamente a 6,2 kW con una señal neumática a la válvula de gas 10 de 145 Pa.
Obviamente, el cierre del elemento de apertura/cierre 130 es gradual.
En ausencia de elemento de apertura/cierre 130, a dicho caudal de aire, se tendrá una señal neumática a la válvula 15 de gas de sólo 48 Pa, próxima a los 35 Pa considerados como el umbral inferior a no superar.
De hecho, es posible indicar que la abertura del canal (CH1) provisto de elemento de apertura/cierre 130 nunca es total dado que, a causa de su propio peso, siempre tiende a cerrar el canal (CH1) propiamente dicho.
20 La ventaja principal del quemador de premezcla que forma la materia de la presente invención es resistir las variaciones de la potencia térmica que van desde 100% a 10% y también a 5% de la potencia térmica nominal (de 10 a 20 veces la potencia térmica mínima). Por lo tanto, en comparación con los quemadores de premezcla tradicionales, el quemador de premezcla que forma la materia de la presente invención tiene una mayor capacidad de modulación de la potencia térmica de modo que pueda alcanzar valores muy bajos de dicha potencia térmica.
25 Esta característica resulta especialmente útil cuando el quemador de premezcla que forma la materia de la presente invención está montado en una caldera combinada en la que hay la necesidad de modular hacia abajo la potencia térmica cuando se activa la función de calentamiento de locales.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un quemador de premezcla de comburente/gas combustible (110; 210; 310), incluyendo los componentes siguientes:
    *
    medios de ventilación (112; 212; 312) para enviar el comburente y la mezcla de comburente/gas combustible a un cabezal de combustión (TC);
    *
    medios (114; 214; 314) para regular la inmisión del gas combustible;
    *
    un sistema de mezcla de comburente/gas combustible (111; 211; 311) incluyendo medios para la pérdida de presión localizada (111A; 211A; 311A); y
    *
    un cabezal de combustión (TC), provisto de un dispositivo (17) para el encendido de la mezcla de comburente/gas combustible y para la detección de la presencia de la llama;
    donde dicho sistema de mezcla (111; 211; 311):
    dicho sistema de mezcla (111; 211; 311) se divide en dos canales de mezcla (CH1), (CH2) para mezclar el comburente con el gas combustible; donde solamente uno (CH2) de dichos dos canales de mezcla (CH1, CH2) está provisto de medios de apertura/cierre (130; 230; 330) diseñados para regular los caudales de la mezcla a través de dichos dos canales de mezcla (CH 1, CH2), caracterizándose dicho quemador de premezcla (110, 210, 310) porque dicho sistema de mezcla (111, 211, 311) se divide en dichos canales de mezcla (CH1), (CH2) por un elemento deflector (120), estando conformado dicho elemento deflector (120) de tal forma que imparta a cada canal de mezcla (CH1), (CH2) la forma de un tubo Venturi.
  2. 2.
    El quemador de premezcla (110; 210) según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de apertura/cierre (130; 230) prevén un peso y una forma adecuados para la apertura del paso para aire, o para la mezcla de aire/gas, a valores de diferencia de presión más altos que un mínimo preestablecido.
  3. 3.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho sistema de mezcla (111; 211; 211) tiene un eje vertical (Y).
  4. 4.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, caracterizado porque dicho sistema de mezcla (111; 211; 211) tiene un eje horizontal (X).
  5. 5.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, caracterizado porque dicho sistema de mezcla (111; 211; 311) tiene un eje inclinado una cantidad deseada con respecto a un eje horizontal (X) o un eje vertical (Y).
  6. 6.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos medios de apertura/cierre (130; 230; 330) se mueven durante la apertura bajo el empuje de los fluidos (aire o mezcla de aire/gas), y se vuelven a cerrar automáticamente debido a su propio peso durante el cierre.
  7. 7.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios de apertura/cierre (130; 230; 330) están articulados a una bisagra (HG) fijada a una pared (WL).
  8. 8.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios de apertura/cierre (130; 230; 330) incluyen un elemento flotante de apertura/cierre tal que el movimiento hacia arriba sea completamente libre y sea guiado de forma única por el empuje fluidodinámico del fluido que pasa a su través.
  9. 9.
    El quemador de premezcla (110;210; 310) según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las dimensiones de las secciones mínimas de los canales (CH1, CH2) para la mezcla de los fluidos son las mismas con el fin de generar, dado el mismo flujo de aire que pasa a su través, la misma diferencia de presión.
  10. 10.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según las reivindicaciones precedentes 1 a 8, caracterizado porque las dimensiones de las secciones mínimas de los canales (CH1, CH2) para la mezcla de los fluidos son diferentes con el fin de generar, dado el mismo flujo de aire que pasa a su través, una diferencia de presión diferente y preestablecida.
  11. 11.
    El quemador de premezcla (310) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema de mezcla (311) incluye al menos dos diafragmas (340, 350) contenidos en los dos canales (CH1, CH2) y que tiene un agujero central respectivo (340A, 350A) que permite el flujo del aire empujado por los medios de ventilación (312); siendo dichos medios de apertura/cierre (330) de un peso y forma adecuados para la apertura del paso del aire, o de la mezcla de aire/gas, en secuencia y a valores de diferencia de presión más altos que un mínimo preestablecido.
  12. 12.
    El quemador de premezcla (110; 210; 310) según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque contempla secciones de entrada de gas (Q1, Q2) en el sistema de mezcla (111; 211; 311); estando configuradas dichas secciones de entrada de gas (Q1, Q2) de tal forma que proporcionen la resistencia fluidodinámica necesaria para obtener la relación de aire/gas apropiada.
ES09738464T 2008-04-30 2009-04-29 Quemador de premezcla de gas Active ES2435536T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000278A ITBO20080278A1 (it) 2008-04-30 2008-04-30 Bruciatore a gas a pre-miscelazione
ITBO20080278 2008-04-30
PCT/IB2009/005414 WO2009133451A2 (en) 2008-04-30 2009-04-29 Premix gas burner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2435536T3 true ES2435536T3 (es) 2013-12-20

Family

ID=40296692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09738464T Active ES2435536T3 (es) 2008-04-30 2009-04-29 Quemador de premezcla de gas

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9097419B2 (es)
EP (1) EP2286149B1 (es)
ES (1) ES2435536T3 (es)
IT (1) ITBO20080278A1 (es)
PL (1) PL2286149T3 (es)
WO (1) WO2009133451A2 (es)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010010791A1 (de) * 2010-03-09 2011-09-15 Honeywell Technologies Sarl Mischvorrichtung für einen Gasbrenner
ITBO20100441A1 (it) * 2010-07-12 2012-01-13 Gas Point S R L Bruciatore a gas a pre-miscelazione
IT1402023B1 (it) 2010-10-12 2013-08-28 Riello Spa Gruppo di alimentazione di una miscela aria/gas.
US20120125311A1 (en) * 2010-11-18 2012-05-24 Thomas & Betts International, Inc. Premix air heater
KR101214745B1 (ko) * 2011-03-25 2012-12-21 주식회사 경동나비엔 유로 분리형 가스-공기 혼합장치
DE102011117736A1 (de) * 2011-11-07 2013-05-08 Honeywell Technologies Sarl Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners
DE102012003501A1 (de) * 2012-01-31 2013-08-01 Vaillant Gmbh Brenngas-Luft-Mischvorrichtung
KR101308932B1 (ko) * 2012-02-06 2013-09-23 주식회사 경동나비엔 연소기기용 가스 공기 혼합장치
KR101308936B1 (ko) * 2012-02-06 2013-09-23 주식회사 경동나비엔 연소기기용 가스 공기 혼합장치
KR101259764B1 (ko) 2012-02-15 2013-05-07 주식회사 경동나비엔 연소기기용 듀얼 벤츄리
KR101308922B1 (ko) * 2012-02-15 2013-09-23 주식회사 경동나비엔 연소기기용 듀얼 벤츄리
KR101320113B1 (ko) * 2012-02-28 2013-10-18 주식회사 경동나비엔 온수기용 듀얼 벤추리
KR20130098816A (ko) * 2012-02-28 2013-09-05 주식회사 경동나비엔 온수기용 듀얼 벤츄리
KR101308928B1 (ko) 2012-02-28 2013-09-23 주식회사 경동나비엔 온수기용 듀얼 벤추리
KR101319256B1 (ko) * 2012-03-05 2013-10-17 주식회사 경동나비엔 연소기기용 가스 공기 혼합장치
KR101338179B1 (ko) 2012-04-23 2013-12-09 주식회사 경동나비엔 턴다운비를 향상시킨 연소장치
KR200469253Y1 (ko) 2012-04-30 2013-10-01 대성산업 주식회사 가스 버너의 예혼합 연소장치
ITBO20120568A1 (it) * 2012-10-17 2014-04-18 Gas Point S R L Apparecchiatura di regolazione e controllo della combustione in un bruciatore a gas combustibile
US9528712B2 (en) * 2012-11-05 2016-12-27 Pat Caruso Modulating burner system
KR101331426B1 (ko) * 2012-12-03 2013-11-21 주식회사 경동나비엔 연소기기용 듀얼 벤츄리
KR101427693B1 (ko) 2012-12-24 2014-08-07 주식회사 경동나비엔 다단밸브 고장 판단기능을 구비한 연소장치 및 그 고장 판단방법
US9464805B2 (en) 2013-01-16 2016-10-11 Lochinvar, Llc Modulating burner
KR101428542B1 (ko) * 2013-01-18 2014-08-11 주식회사 경동나비엔 급기 예열기를 구비한 연소장치
KR101400834B1 (ko) * 2013-01-23 2014-05-29 주식회사 경동나비엔 연소장치
KR101448992B1 (ko) * 2013-04-16 2014-10-13 주식회사 경동나비엔 연소기기용 듀얼 벤츄리
DE102013220954A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Heizgerät mit einem von einem Gebläse unterstützten Brenner
JP6488550B2 (ja) * 2014-03-27 2019-03-27 三浦工業株式会社 ボイラ
US9746176B2 (en) * 2014-06-04 2017-08-29 Lochinvar, Llc Modulating burner with venturi damper
JP6508515B2 (ja) * 2015-02-20 2019-05-08 三浦工業株式会社 ボイラ
ITUB20152343A1 (it) * 2015-07-21 2017-01-21 Polidoro Spa Caldaia a gas ad elevato rapporto di modulazione
US10119503B2 (en) * 2016-03-25 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for vacuum generation in an intake
JP6654494B2 (ja) * 2016-04-01 2020-02-26 リンナイ株式会社 予混合装置の制御方法
DE102017102085A1 (de) 2017-02-02 2018-08-02 Max Weishaupt Gmbh Vormischverfahren, dieses verwendendes Verbrennungsverfahren sowie Vormischvorrichtung und damit versehener Brenner
EP3508788B1 (en) 2018-01-09 2020-10-21 Orkli, S. Coop. Mixer device for a gas burner
IT201800003488A1 (it) 2018-03-13 2019-09-13 Bertelli & Partners Srl Dispositivo di controllo di una miscela comburente-combustibile per bruciatori a gas premiscelati
JP2019174040A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社サムソン 空燃比例制御予混合ガスバーナ
JP7197107B2 (ja) * 2018-05-09 2022-12-27 株式会社パロマ 予混合装置及び燃焼装置
IT201800010736A1 (it) * 2018-11-30 2020-05-30 Bertelli & Partners Srl Dispositivo di controllo della miscela per bruciatore a gas pre-miscelato
US11428403B2 (en) * 2019-06-14 2022-08-30 Lg Electronics Inc. Gas furnace
JP7399463B2 (ja) * 2019-12-23 2023-12-18 株式会社パロマ 給湯器
CN111828976A (zh) * 2020-07-16 2020-10-27 广东万和新电气股份有限公司 一种可调节预混器及燃气热水器
IT202100020177A1 (it) * 2021-07-28 2023-01-28 Siti B & T Group Spa Impianto per bruciatori in forni industriali
FR3129463B1 (fr) * 2021-11-23 2023-11-10 Guillot Ind Sa Chaudière à combustible comprenant un dispositif de diminution de pression pour l’allumage de la flamme

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1152031A (en) * 1915-03-08 1915-08-31 Frank S Lobdell Carbureter.
US2271690A (en) * 1939-07-07 1942-02-03 Goffredo John Oil burner accessory
US2770254A (en) * 1951-07-10 1956-11-13 Borg Warner Carburetor metering valve
DE3603387A1 (de) * 1986-02-05 1987-08-06 Kurt Krieger Verfahren zum betreiben eines gas-infrarotstrahlers und gas-infrarotstrahler
NL9200426A (nl) 1992-03-06 1993-10-01 Atag Verwarming Bv Gasdoseerinrichting.
CH691137A5 (de) * 1996-07-01 2001-04-30 Vaillant Gmbh Vormischender Gasbrenner.
DE19635974A1 (de) 1996-09-05 1998-03-12 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Gas/Luft-Mischsystem für Gasheizgeräte
DE19925567C1 (de) * 1999-06-04 2000-12-14 Honeywell Bv Vorrichtung für Gasbrenner
US6729874B2 (en) * 2000-07-27 2004-05-04 John Zink Company, Llc Venturi cluster, and burners and methods employing such cluster
DE10119598C2 (de) * 2001-04-21 2003-10-02 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum Mischen von Gas und Luft für ein Gasheizgerät
US20030077551A1 (en) * 2001-10-19 2003-04-24 Zia Ninev Karl Micro inshot burner
US7410152B2 (en) * 2005-09-30 2008-08-12 Continental Controls Corporation Gaseous fuel and air mixing venturi device and method for carburetor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009133451A3 (en) 2010-04-22
WO2009133451A2 (en) 2009-11-05
PL2286149T3 (pl) 2014-05-30
US9097419B2 (en) 2015-08-04
EP2286149B1 (en) 2013-09-11
US20110139045A1 (en) 2011-06-16
EP2286149A2 (en) 2011-02-23
ITBO20080278A1 (it) 2009-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2435536T3 (es) Quemador de premezcla de gas
US8635997B2 (en) Systems and methods for controlling gas pressure to gas-fired appliances
AU2015210482B2 (en) Separate flow path type of gas-air mixing device
KR20090125034A (ko) 난방 시스템
EP2843308B1 (en) Combustion device for improving turndown ratio
US1791565A (en) Gas burner
ES2758175T3 (es) Dispositivo para controlar la combustión de un quemador
JP6194489B2 (ja) ガス混合気を調整するための装置
BR112014011437B1 (pt) aparelho queimador para um sistema de forno, e, método para operar um queimador
KR101369878B1 (ko) 주방용 가스 버너
US6688882B1 (en) Gas burner with spaced orifice
US10835078B2 (en) Gas tap for a gas burner, and a gas cooking appliance incorporating said gas tap
GEP20032980B (en) Burner
CN111197746A (zh) 燃气设备
ES2867802T3 (es) Horno
JP6485790B2 (ja) ボイラ
US11098890B2 (en) Thin premixed atmospheric domestic burner
JP6748703B2 (ja) 高い調整率を有するガス燃焼式ボイラ
CN209744374U (zh) 燃气设备
JP2014085031A (ja) 管状火炎バーナ及び燃焼装置
JP5846544B2 (ja) ボイラ
JP6488550B2 (ja) ボイラ
JP3835955B2 (ja) 加熱装置
ES1243311U (es) Calentador de agua a gas
JPH041247B2 (es)