ES2586399T3 - Estufa de aire forzado caliente de combustión por la parte superior - Google Patents

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ES2586399T3 ES12757821.9T ES12757821T ES2586399T3 ES 2586399 T3 ES2586399 T3 ES 2586399T3 ES 12757821 T ES12757821 T ES 12757821T ES 2586399 T3 ES2586399 T3 ES 2586399T3
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Norimasa Maekawa
Koya Inoue
Hiroshi Shimazu
Shunji Koya
Naoki Kunishige
Nobuhiro Ohshita
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Abstract

Una estufa de aire forzado caliente de combustión por la parte superior (10) que comprende: una cámara de recuperación de calor (4) que incluye una tubería de corriente de aire para recibir el suministro de aire forzado caliente; y una cámara de combustión (3) la cual incluye una tubería de aire forzado caliente (5) y un sistema de quemador (1, 2) para suministrar aire forzado caliente a un horno de corriente de aire y el cual está colocado por encima de la cámara de recuperación de calor (4), en la que la cámara de recuperación de calor (4) se calienta por la combustión de gas mezclado que incluye el gas combustible y aire de la combustión suministrados desde el sistema del quemador (1, 2) a la cámara de combustión (3) y corriente de aire caliente la cual se genera mientras el aire forzado caliente que pasa a través de la cámara de recuperación de calor (4) es suministrado al horno de corriente de aire a través de la tubería de corriente de aire caliente (5) en el que el sistema del quemador (1, 2) incluye un quemador (1) provisto de una tubería de gas combustible (1c) y una tubería de aire de la combustión (1b, 1d); y un conducto del quemador (2) que comunica con una salida del quemador (1a) del quemador (1), el conducto del quemador (2) comunicando con la cámara de combustión (3) a través de la salida del conducto del quemador (2b), en la que el conducto del quemador (2) tiene un diámetro interior D1 hasta la mitad del conducto del quemador (2) e incluye una parte agrandada de la abertura (2c) en la que un diámetro interior del conducto del quemador (2) se agranda para que tenga un diámetro interior D2 provisto sobre una sección desde la mitad del conducto del quemador (2) hasta la salida del conducto del quemador (2b), de modo que una corriente en remolino (ED) del gas mezclado que fluye hacia la cámara de combustión (3) a través del conducto del quemador (2) se forma en la parte agrandada de la abertura (2c), caracterizada por que - una longitud (L) de la parte agrandada de la abertura (2c) hasta la salida del conducto del quemador (2) está en una gama desde 0,3D1 hasta 1,4D1 en donde D1 representa el diámetro interior del conducto del quemador (2) hasta la mitad, - la corriente en remolino (ED) aspira en una atmósfera a alta temperatura desde la cámara de combustión (3) y forma una parte de soporte de la llama para estabilizar un punto de encendido, y por que - el conducto del quemador (2) incluye en una posición de la salida del quemador (1a), una parte estrechada de la abertura (2d) en la que el diámetro interior del conducto del quemador (2) se reduce y el gas mezclado que incluye el gas combustible y el aire de la combustión se forma en la parte estrechada de la abertura (2d).

Description

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DESCRIPCION
Estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior que tiene un sistema de quemador caractenstico.
Antecedentes tecnicos
Las estufas de aire forzado caliente regenerativas, las cuales generan aire forzado caliente mediante la circulacion de aire hacia una camara de recuperacion de calor que tiene calor almacenado en su interior y suministra el aire forzado caliente a un horno de aire forzado, incluye una estufa de aire forzado caliente de combustion interna que tiene ambas, una camara de combustion y una camara de recuperacion de calor provista en una carcasa cilmdrica y una estufa de aire forzado caliente de combustion exterior que tiene una camara de combustion y una camara de recuperacion de calor provistas en carcasas cilmdricas separadas de modo que ambas camaras se comunican una con la otra en los extremos de ambas carcasas. Ya que una estufa de aire forzado caliente regenerativa puede ser fabricada con un coste del equipo inferior que la estufa de aire forzado caliente de combustion exterior mientras mantiene una prestacion comparable con la estufa de aire forzado caliente de combustion exterior, una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior que tiene una camara de combustion, la cual esta conectada a un quemador, provista por encima de la camara de recuperacion de calor se revela en la literatura sobre patentes 1.
Ahora, con referencia a una vista esquematica de la figura 7, se esbozara la estructura de una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior. Como se representa en el dibujo, una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior convencional F tiene una camara de combustion N colocada por encima de una camara de recuperacion de calor T. En la denominada operacion de combustion, gas mezclado que incluye gas combustible y aire de la combustion suministrados desde un quemador B a la camara de combustion N (direccion X1) se enciende y se quema en el proceso de pasar a traves del conducto del quemador BD y fluye al interior de la camara de combustion N como gas de la combustion a alta temperatura. Una pluralidad de conductos del quemador BD estan provistos para la camara de combustion N cuando se mira en dos dimensiones. El gas de la combustion a alta temperatura fluye hacia abajo mientras forma remolinos en el interior de la camara de combustion con un radio de giro grande. Mientras el gas de la combustion fluye hacia abajo en la camara de recuperacion de calor T (direccion X2), el calor del gas se almacena en la camara de recuperacion de calor T y el gas de la combustion el cual ha pasado a traves de la camara de recuperacion de calor T se escapa a traves de un conducto del gas E. Observese que el quemador B y el conducto del quemador BD son referidos colectivamente como un sistema de quemador en esta memoria.
En la denominada operacion de forzado del aire para el suministro de aire forzado caliente a una estufa de aire forzado no representada, una valvula de cierre V en el interior del conducto del quemador BD esta controlada para ser cerrada de modo que el aire a aproximadamente 150 °C por ejemplo sea suministrado a la camara de recuperacion de calor T a traves de una tubena de aire forzado S. En el proceso de ir hacia arriba en el interior de la camara de recuperacion de calor T, el aire se convierte en aire forzado caliente a aproximadamente 1200 °C por ejemplo, y este aire forzado caliente es suministrado a la estufa de aire forzado a traves de una tubena de aire forzado caliente H (direccion X3).
La mejora en el rendimiento de la combustion de los quemadores montados en la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior es uno de los objetos importantes en el campo tecnico concerniente. A fin de conseguir la mejora en el rendimiento de la combustion, es conocido que no unicamente la preparacion de la mezcla de gas ha de incluir suficiente gas combustible y aire de la combustion mezclados sino tambien es muy importante la estabilizacion del punto de encendido. Tambien es conocido que sin un punto de encendido estabilizado, el punto de encendido fluctua en el interior del conducto del quemador o la camara de combustion, lo cual causa de ese modo la oscilacion de la combustion.
A fin de estabilizar el punto de encendido, la literatura sobre patentes 2 revela un quemador de gas para una estufa de aire forzado caliente que tiene una prolongacion en forma de anillo provista entre un quemador y un puerto del quemador (conducto del quemador) para la estabilizacion de una posicion de encendido mediante la utilizacion de un area alrededor de la prolongacion como un punto de encendido. La estructura de este quemador de gas de estufa de aire forzado caliente se simula en la figura 8.
Como se representa en el dibujo, el gas combustible y el aire de la combustion suministrados a traves de un quemador B se mezclan en el interior del quemador B o en el conducto del quemador BD para generar gas mezclado. Una prolongacion en forma de anillo R esta provista en una posicion media en el interior del conducto del quemador BD y una abertura del conducto del quemador BD es estrechada por esta prolongacion R. Por
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consiguiente, el conducto del quemador BD tiene un espacio aguas arriba BD1 y un espacio aguas abajo BD2 en un lado N de la camara de combustion, separados por la prolongacion R en la direccion del flujo de gas.
Puesto que la prolongacion en forma de anillo R esta provista de ese modo en el interior del conducto del quemador BD para estrechar la abertura, un area alrededor de la prolongacion R tiende a servir como un punto de encendido y por lo tanto una denominada parte de soporte de la llama se forma en este area. Adicionalmente, la prolongacion R genera turbulencia del gas, lo cual adicionalmente promueve el mezclado entre el gas combustible y el aire de la combustion.
Cuando la prolongacion R como se representa en el dibujo esta provista en una posicion media en el conducto del quemador Bd para formar una parte de soporte de la llama, la prolongacion R para el estrechamiento de la abertura tiene que estar presente en el lado aguas abajo del espacio aguas arriba BD1. Por consiguiente, si el fuego se enciende en el interior del espacio aguas arriba BD1, el gas en el interior del espacio aguas arriba BD1 se calienta y el volumen del mismo se expande rapidamente. Debido a esta rapida expansion del volumen del gas, la presion en el interior del espacio aguas arriba BD1 aumenta, lo cual impide el suministro de gas combustible y aire de la combustion desde el quemador B y conduce a un problema de extincion.
Cuando se impide el suministro de gas y por lo tanto ocurre la extincion, la presion en el interior del espacio aguas arriba BD1 disminuye. Como resultado, el suministro impedido del gas combustible y del aire de la combustion se reanuda y el fuego se enciende otra vez.
De este modo, proporcionando la prolongacion R en una posicion media en el interior del conducto del quemador BD causa el denominado "fenomeno parpadeo" que implica un encendido y una extincion repetidos, lo cual presenta un nuevo problema que se tiene que resolver.
Lista de citas
Literatura sobre patentes
Literatura sobre patentes 1: publicacion de patente japonesa JP No. 48-4284 B (1973) (Kokoku)
Literatura sobre patentes 2: publicacion de patente japonesa JP No. 52-89502 A (1977) (Kokai)
Resumen de la invencion Problema tecnico
La presente invencion se ha creado en vista de los anteriores problemas y un objeto de la presente invencion es proporcionar una estufa de aire forzado caliente de encendido por la parte superior que incluye un sistema de
quemador capaz de estabilizar un punto de encendido en una posicion deseada en el interior del conducto del
quemador y que suprime la ocurrencia del fenomeno de parpadeo de modo que se consigue un alto rendimiento de la combustion.
Solucion al problema
A fin de conseguir el objeto anterior, una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior segun la presente invencion incluye: una camara de recuperacion de calor que incluye una tubena de aire forzado para recibir el suministro de aire forzado caliente; y una camara de combustion la cual incluye una tubena de aire forzado caliente y un sistema de quemador para el suministro de aire forzado caliente a un horno de aire forzado y el cual se coloca por encima de la camara de recuperacion del calor, en el que la camara de recuperacion de calor se calienta por la combustion de gas mezclado que incluye gas combustible y aire de la combustion suministrado desde el sistema de quemador a la camara de combustion y aire forzado caliente el cual se genera mientras el aire forzado caliente que pasa a traves de la camara de recuperacion de calor se suministra al horno de aire forzado a traves de la tubena de aire forzado caliente, en el que el sistema de quemador incluye: un quemador provisto de una tubena de gas combustible y una tubena de aire de la combustion util; un conducto del quemador que comunica con una salida del quemador, el conducto del quemador comunicando con la camara de combustion a traves de una salida del conducto del quemador, en el que una parte agrandada de la abertura, en donde la abertura de conducto del quemador se agranda, esta provista sobre una seccion desde la mitad del conducto del quemador hasta la salida del conducto del quemador, de modo que una corriente en remolino del gas mezclado que fluye hacia la camara de combustion a traves del conducto del quemador se forma en la parte agrandada de la abertura.
En la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion, se aplica una modificacion al conducto del quemador que constituye el sistema del quemador de la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior. Ademas, la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior tiene una parte agrandada de la abertura caractenstica en donde la abertura del conducto del quemador se agranda sobre una seccion desde la mitad del conducto del quemador hasta la salida del conducto del quemador el cual
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comunica con la camara de combustion. Cuando el gas mezclado incluye gas combustible y aire de la combustion fluye a traves de la parte agrandada de la abertura, se genera en su interior una corriente en remolino. Como la corriente en remolino aspira en una atmosfera a alta temperatura del interior de la camara de combustion adyacente, la parte agrandada de la abertura se mantiene a alta temperatura, de modo que se hace que la parte agrandada de la abertura funcione como una parte de soporte de la llama, en donde se puede formar un punto de encendido estabilizado. Se debe observar que la corriente en remolino generada en la parte agrandada de la abertura incluye no solo una corriente en remolino de gas mezclado sino tambien una corriente en remolino de gas de la combustion generada por el gas mezclado encendido en la parte agrandada de la abertura.
Puesto que la parte agrandada de la abertura esta encarada a la camara de combustion, no esta presente una zona con una abertura estrechada en el lado aguas abajo en el flujo de gas a diferencia del caso de la tecnologfa convencional y por lo tanto no ocurrira el fenomeno de parpadeo que implica una extincion y un encendido repetidos.
Adicionalmente, puesto que la parte agrandada de la abertura sirve como parte de soporte de la llama como se ha descrito antes, la parte agrandada de la abertura puede ser controlada como un punto de encendido estable.
Puesto que esta estructura del conducto del quemador se implanta mediante una modificacion de la estructura tan simple como aumentar unicamente una parte de la abertura, no implica incrementos en los costes de fabricacion.
Observese que el gas combustible y el aire de la combustion suministrados desde el quemador se puede convertir en gas mezclado en el interior del quemador (denominado tipo de mezclado previo), o se puede convertir en gas mezclado despues de fluir en el interior del conducto del quemador (denominado mezclado de boquilla). Por ejemplo, en la configuracion en la que el quemador tiene una estructura concentrica de lmeas de tubenas multiples del tipo de tres taladros, y el gas combustible y el aire de la combustion circulan a traves de las lmeas de tubenas respectivas, las lmeas de tubena respectivas pueden estar inclinadas hacia el conducto del quemador y los gases en su interior se pueden mezclar despues de fluir en el interior del conducto del quemador, o las respectivas lmeas de tubenas pueden tener un alabe de turbulencia provisto en su interior y flujos de gas en espiral formados en el interior de las lmeas de las tubenas se pueden convertir en gas mezclado en el interior del quemador o en el conducto del quemador.
Ademas, en el conducto del quemador, una parte estrechada de la abertura en la que la abertura del conducto del quemador se reduce esta provista en la proximidad de la salida del quemador y el gas mezclado que incluye gas combustible y aire de la combustion se puede formar en esta parte estrechada de la abertura.
En la invencion, el conducto del quemador tiene la parte estrechada de la abertura provista en la proximidad de la salida del quemador, esto es, en una posicion distante de la camara de combustion en el conducto del quemador, de modo que se logra una promocion adicional del mezclado entre el gas combustible y el aire de la combustion.
Formas de realizacion de la parte estrechada de la abertura incluyen una prolongacion en forma de anillo como se ve en la tecnologfa convencional. Desde el punto de vista de la mejora de la capacidad de mezclado del gas, una prolongacion en forma de anillo que se puede aplicar o de forma similar puede estar configurada para que tenga un diametro hueco interior que se reduzca gradualmente desde el lado del quemador hacia el lado de la camara de combustion.
La frase "la proximidad de la salida del quemador" se utiliza en este caso para referirse a una posicion de salida del quemador y una posicion arbitraria mas cerca del lado del quemador que la valvula de cierre provista en la mitad del conducto del quemador y para excluir las posiciones mas proximas a la camara de combustion como en la tecnologfa convencional. En la parte estrechada de la abertura provista en la proximidad de la salida del quemador, el fuego no se encendera en el lado aguas arriba de la parte estrechada de la abertura y por lo tanto no ocurrira el fenomeno del parpadeo.
De acuerdo con el conducto del quemador de esta invencion el mezclado entre el gas combustible y el aire de la combustion se promueve adicionalmente en la parte estrechada de la abertura. Como resultado, un gas mezclado suficientemente mezclado se introduce en el interior de la parte agrandada de la abertura que sirve como una parte de soporte de la llama, en donde el gas se enciende y se quema.
De acuerdo con la invencion, la longitud de la parte agrandada de la abertura hasta la salida del conducto del quemador esta en la gama de 0,3Di hasta 1,4Di en donde D1 representa un diametro interior del conducto del quemador hasta la mitad del conducto del quemador.
Los inventores de la presente invencion han llevado a cabo un experimento para comparar el rendimiento de la combustion en un sistema de quemador de estructura convencional y en el sistema de quemador que constituye la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion.
Mas espedficamente, el nivel del rendimiento de la combustion se especifica con la cantidad de gas CO sin quemar. La cantidad de gas CO sin quemar en cada modelo del experimento se mide mediante la utilizacion, como un
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parametro, de la longitud de la parte agrandada de la abertura la cual es una estructura caractenstica del conducto del quemador que constituye la estufa de aire forzado caliente de la presente invencion, es decir, la longitud de la parte agrandada de la abertura hasta la salida del conducto del quemador.
Como resultado del experimento, se ha demostrado que la cantidad (proporcion) de CO sin quemar disminuye al maximo cuando la longitud de la parte agrandada de la abertura hasta la salida del conducto del quemador estaba en una gama de 0,3Di hasta 1,4Di en donde D1 representa un diametro interior del conducto del quemador hasta la mitad del conducto del quemador.
El resultado experimental anterior es para especificar una gama de longitudes de la parte agrandada de la abertura la cual proporciona un valor optimo del rendimiento de la combustion. Los inventores de la presente invencion consideran que la longitud de la parte agrandada de la abertura especificada en este experimento es una longitud optima desde el punto de vista de que si la longitud de la parte agrandada de la abertura es mas larga que 1,4Di, el comportamiento del soporte de la llama en la parte agrandada de la abertura se puede deteriorar resultando en un deterioro en la estabilidad de la posicion de encendido y que si la longitud de la parte agrandada de la abertura es mas corta que 0,3Di, el gas de la combustion el cual se arremolina con un radio de giro grande en el interior de la camara de combustion puede llegar al interior de la parte agrandada de la abertura como un viento transversal, el cual de ese modo causa la extincion.
Efectos ventajosos de la invencion
De acuerdo con la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion como queda claro a partir de la descripcion anterior, el conducto del quemador que constituye el sistema de quemador el cual es un elemento componente de la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior tiene una parte agrandada de la abertura con una abertura agrandada provista sobre una seccion a partir de la mitad del conducto del quemador hasta la salida del conducto del quemador el cual comunica con la camara de combustion. Por consiguiente, cuando el gas mezclado que incluye gas combustible y aire de la combustion fluye a traves de la parte agrandada de la abertura, se genera una corriente en remolino en su interior. Como la corriente en remolino aspira en la atmosfera a alta temperatura en el interior de la camara de combustion adyacente, la parte agrandada de la abertura se mantiene a alta temperatura, lo que hace posible estabilizar un punto de encendido con la parte agrandada de la abertura como una parte de soporte de la llama y suprimir el fenomeno de parpadeo de modo que se puede mejorar el rendimiento de la combustion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista esquematica que muestra una forma de realizacion de una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion en la cual flujos de gas mezclado, gas de la combustion, aire forzado caliente y corriente de aire caliente se representan juntos.
La figura 2 es una vista en seccion transversal tomada a lo largo de la lmea de flechas II - II de la figura 1.
La figura 3 es una vista en seccion transversal tomada a lo largo de la lmea de flechas III - III de la figura 1, que muestra los flujos de gas de la combustion en la camara de combustion.
La figura 4 es una vista en seccion longitudinal que muestra un conducto del quemador, que no es segun la invencion.
La figura 5 es una vista en seccion longitudinal que muestra el conducto del quemador inventivo.
La figura 6 es un grafico que muestra un resultado experimental con respecto a la relacion entre una longitud de la parte agrandada de la abertura del conducto del quemador y la cantidad de CO sin quemar.
La figura 7 es una vista esquematica que muestra una forma de realizacion de una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior convencional, en la cual flujos de gas mezclado, gas de la combustion, aire forzado caliente y corriente de aire caliente se representan juntos.
La figura 8 es una vista esquematica que muestra una estructura de un conducto del quemador convencional. Descripcion de formas de realizacion
Mas adelante en este documento, se proporcionara una descripcion de formas de realizacion de una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion con referencia a los dibujos.
La figural es una vista esquematica que muestra una forma de realizacion de una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion en la cual flujos de gas mezclado, gas de la combustion, aire forzado caliente, y corriente de aire caliente se representan juntos. La figura 2 es una vista en seccion
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En una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior 10 representada en la figura 1, una camara de combustion 3 esta colocada por encima de una camara de recuperacion de calor 4. Gas mezclado que incluye gas combustible y aire de la combustion suministrado a partir de un quemador 1 (direccion X1) se enciende y se quema en el proceso de pasar a traves de un conducto del quemador 2 y fluye al interior de la camara de combustion 3 como un gas de la combustion a alta temperatura. Se debe observar que el quemador 1 y el conducto del quemador 2 constituyen un sistema de quemador.
Como se representa en la figura 3, cuatro conductos del quemador 2 estan provistos en la camara de combustion 3 como se ve en dos dimensiones. Cada uno de los conductos del quemador 2 esta conectado a la camara de combustion 3 en una posicion excentrica de modo que una direccion de entrada del flujo del gas de la combustion hacia la camara de combustion 3 no pasa a traves del centro O de la camara de combustion 3 la cual es de forma circular cuando se ve en dos dimensiones. Como resultado, el gas de la combustion el cual ha fluido al interior de la camara de combustion 3 desde cada uno de los conductos del quemador 2 interfiere con el gas de la combustion el cual ha fluido al interior de la camara de combustion 3 desde su conducto del quemador adyacente 2. Por lo tanto la direccion del flujo de cada gas de la combustion se cambia de modo que se forma un flujo arremolinado grande X4 de gas de la combustion en la camara de combustion 3 como se representa en el dibujo.
El gas de la combustion fluye hacia abajo de la camara de recuperacion de calor 4 mientras se arremolina como se ve en dos dimensiones como se representa en la figura 3 y forma un flujo en espiral que desciende en la direccion X2 de la figura 1 como se ve en seccion transversal longitudinal. En el proceso de fluir hacia abajo, el calor es almacenado en la camara de recuperacion de calor 4 y el gas de la combustion el cual ha pasado a traves de la camara de recuperacion de calor 4 escapa a traves de una tubena del conducto del gas 7 en el cual una valvula de cierre 7a se controla para que se abra. En la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de una estructura convencional, el arremolinado en dos dimensiones anteriormente mencionado del gas de la combustion se promueve para el proposito de acelerar la combustion. En la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior 10 representada en el dibujo, el arremolinado de dos dimensiones del gas de la combustion se forma principalmente para el suministro de gas la combustion a la camara de recuperacion de calor 4 tan uniformemente como es posible y por lo tanto la camara de combustion 3 se puede simplificar comparada con la camara de combustion en la estufa de aire forzado caliente de estructura convencional.
Como se representa en la figura 2, el quemador 1 tiene una estructura de lmeas de tubenas multiples del tipo de tres taladros. Como se representa en la figura 4, una tubena interior 1b tiene aire de la combustion A1 que fluye en su interior, una tubena central 1c tiene gas combustible G que fluye en su interior y una tubena exterior 1d tiene aire de la combustion adicional A2 que fluye en su interior. Puesto que las respectivas lmeas de tubenas son reducidas en diametro (inclinadas) hacia el conducto del quemador 2, los gases en las respectivas lmeas de tubenas se mezclan unos con otros cuando fluyen al interior del conducto del quemador 2, de modo que se genera gas mezclado. Se debe observar que el orden del gas combustible y el aire de la combustion los cuales fluyen a traves de las lmeas de tubenas respectivas se pueden invertir, o puede estar provisto un alabe de arremolinado en cada lmea de tubena para generar un flujo espiral mientras el gas fluye a traves de cada lmea de tubena, de modo que estos flujos espirales se puede mezclar en el interior del conducto del quemador.
Con referencia otra vez a la figura 1, cuando una corriente de aire caliente es suministrada a un horno de corriente de aire no representado, una valvula de cierre 2a en el conducto del quemador 2 y una valvula del conducto del gas 7a en la tubena del conducto del gas7 estan controladas para ser cerradas y a traves de una tubena de corriente de aire 6 con una valvula de cierre 6a controlada para ser abierta, aire a alta temperatura de aproximadamente 150° por ejemplo se suministra a la camara de recuperacion de calor 4. En el proceso de ir hacia arriba en la camara de recuperacion de calor 4, el aire a alta temperatura se convierte en una corriente de aire forzado caliente de aproximadamente 1200 °C por ejemplo y este aire forzado caliente es suministrado al horno de aire forzado (direccion X3) a traves de una tubena de aire forzado caliente 5 con una valvula de cierre 5a controlada para ser abierta.
Como se representa en la figura 4, el conducto del quemador 2 esta provisto de una parte agrandada de la abertura 2c (abertura D2) en donde una abertura D1 del conducto del quemador 2 esta agrandada sobre una seccion desde la mitad del mismo hasta una salida del conducto del quemador 2b. Una corriente en remolino ED se genera mientras gas mezclado MG, el cual fluye a traves del conducto del quemador 2 hacia la camara de combustion 3, pasa a traves de la parte agrandada de la abertura 2c. Como la corriente en remolino ED aspira en una atmosfera a alta temperatura en el interior de la camara de combustion adyacente 3 (vease una flecha que va desde la camara de combustion 3 hasta la parte agrandada de la abertura 2c en la figura 4), la parte agrandada de la abertura 2c se mantiene a alta temperatura. Como resultado, la parte agrandada de la abertura 2c sirve como parte de soporte de la llama, en donde se forma una posicion de punto de encendido estabilizado. Se debe observar que la corriente en remolino ED formada en su interior contiene no solo un componente de gas mezclado sino tambien un componente
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de gas de la combustion generado en el momento del encendido del gas mezclado MG en la parte agrandada de la abertura 2c. Como se representa en la figura 4, las esquinas de una parte del conducto del quemador 2 que cambia a la parte agrandada de la abertura 2c estan achaflanadas (forman conicidad). Esto hace posible la generacion de la corriente en remolino ED y tambien reduce considerablemente la ca^da de material refractario y similar en esta zona comparado con el caso en el que no se realiza el chaflan.
La parte agrandada de la abertura 2c genera la corriente en remolino ED de gas mezclado MG, aspira en una atmosfera a alta temperatura desde la camara de combustion 3 y forma una parte de soporte de la llama para estabilizar de ese modo el punto de encendido. Ademas, la parte agrandada de la abertura 2c no ahoga el flujo de gas en el lado aguas abajo y por lo tanto no ocurre el fenomeno de parpadeo que implica un encendido y una extincion repetidos.
De ese modo, el conducto del quemador ilustrado 2 se implanta mediante una modificacion de la estructura tan simple como proporcionar la parte agrandada de la abertura 2c en un area en el lado de la camara de combustion 3. Esto hace posible proporcionar el conducto del quemador capaz de asegurar estabilidad de encendido en el interior del conducto del quemador 2 y suprimir el fenomeno de parpadeo de modo que se consiga una combustibilidad excelente sin un aumento en los costes de fabricacion.
Un conducto del quemador 2A representado en la figura 5 esta estructurado de tal modo que la parte estrechada de la abertura en forma de anillo 2d, en donde la abertura del conducto del quemador 2A se reduce, se proporciona en la proximidad de una salida del quemador 1a. En el dibujo, el numero de referencia D3 representa un diametro interior de la parte estrechada de la abertura 2d.
Gas combustible G y aire de la combustion A1, A2 que fluye a traves de las lmeas de tubenas 1b, 1c y 1d, las cuales estan inclinadas desde el quemador 1 hacia el conducto del quemador 2A, se mezclan inmediatamente despues de fluir en el interior del conducto del quemador 2A. Puesto que la parte estrechada de la abertura 2d esta provista en la proximidad de la salida del quemador 1a en el conducto del quemador 2A, el mezclado entre el gas combustible G y el aire de la combustion a1, A2 se promueve adicionalmente. La corriente en remolino ED se genera entonces mientras el gas mezclado MG, el cual fluye a traves del conducto del quemador 2A hacia la camara de combustion 3, pasa a traves de la parte agrandada de la abertura 2c. Puesto que la corriente en remolino ED aspira en una atmosfera a alta temperatura en el interior de la camara de combustion adyacente 3 (vease una flecha que va desde la camara de combustion 3 hasta la parte agrandada de la abertura 2c en la figura 5), la parte agrandada de la abertura 2c se mantiene a alta temperatura. Como resultado, la parte agrandada de la abertura 2c sirve como una parte de soporte de la llama, en donde se forma la posicion del punto de encendido estabilizado. Aunque la parte estrechada de la abertura ilustrada 2d esta colocada en una posicion ligeramente distante de la salida del quemador 1a, puede estar colocada en la posicion de salida del quemador 1a.
Experimento con respecto al rendimiento de la combustion en el conducto del quemador y resultado del mismo
Los inventores de la presente invencion llevaron a cabo un experimento para comparar el rendimiento de la combustion en un sistema de quemador de una estructura convencional (ejemplo comparativo) y en el sistema de quemador que constituye la estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior de la presente invencion (ejemplo).
El experimento en el sistema del quemador representado en la figura 4 se esboza como se describe mas adelante en este documento. Esto es, en una pluralidad de tipos de sistemas de quemadores producidos experimentalmente con una longitud L diferente de la parte agrandada de la abertura en el conducto del quemador en la gama desde OD1 (sin la parte demandada de la abertura) hasta 2D1, se midio la cantidad de gas CO sin quemar en los respectivos sistemas de quemadores y la cantidad medida sin la parte agrandada de la abertura se normalizo como 1 para especificar las cantidades medidas respectivas en proporcion al valor normalizado. El resultado del mismo se representa en la figura 6.
Como esta claro partir de la figura 6, se demostro que la cantidad de gas CO sin quemar tiende a disminuir hasta que la longitud de la parte agrandada de la abertura es igual a 0,3D1 y alcanza un punto de inflexion en este 0,3D1 en donde el valor se convierte en 1/4 del valor sin la parte agrandada de la abertura. A medida que la longitud de la parte agrandada de la abertura se hace mas larga, el valor se reduce a 1/13 y entonces cambia para aumentar antes de alcanzar punto de inflexion en 1,4D1 en donde el valor se convierte en 1/4 del valor sin parte agrandada de la abertura.
En este experimento se demostro que la longitud de la parte agrandada de la abertura de forma deseable esta en la gama de 0,3 D1 hasta 1,4D1 desde el punto de vista del comportamiento en cuanto al consumo de combustible.
Los inventores de la presente invencion tambien establecieron otras razones por las que es deseable que la longitud de la parte agrandada de la abertura este en esta gama. Esto es, la gama de longitudes obtenidas se especifica como una gama optima sobre la base de que si la longitud de la parte agrandada de la abertura es demasiado larga, el comportamiento de soporte de la llama en la parte agrandada de la abertura se puede deteriorar, resultando en el
deterioro en la estabilidad de la posicion de encendido, mientras que con la longitud de la parte agrandada de la abertura siendo demasiado corta, el gas de la combustion el cual se arremolina con un radio de giro grande en el interior de la camara de combustion puede alcanzar el interior de la parte agrandada de la abertura como un viento transversal, lo cual causa de ese modo la extincion.
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Lista de signos de referencia
1 quemador, 1b tubena interior, 1c tubena central, 1d tubena exterior, 1a salida del quemador, 2, 2A conducto del quemador, 2a valvula de cierre, 2b salida del conducto del quemador, 2c parte agrandada de la abertura, 2d parte 10 estrechada de la abertura, 3 camara de combustion, 4 camara de recuperacion de calor, 5 tubena de aire forzado caliente, 6 tubena de aire forzado, 7 tubena del conducto del gas, 10 estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior, G gas combustible, A1, A2 aire de la combustion, MG gas mezclado, ED corriente en remolino.

Claims (1)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una estufa de aire forzado caliente de combustion por la parte superior (10) que comprende:
    una camara de recuperacion de calor (4) que incluye una tubena de corriente de aire para recibir el suministro de aire forzado caliente; y
    una camara de combustion (3) la cual incluye una tubena de aire forzado caliente (5) y un sistema de quemador (1, 2) para suministrar aire forzado caliente a un horno de corriente de aire y el cual esta colocado por encima de la camara de recuperacion de calor (4), en la que la camara de recuperacion de calor (4) se calienta por la combustion de gas mezclado que incluye el gas combustible y aire de la combustion suministrados desde el sistema del quemador (1, 2) a la camara de combustion (3) y corriente de aire caliente la cual se genera mientras el aire forzado caliente que pasa a traves de la camara de recuperacion de calor (4) es suministrado al horno de corriente de aire a traves de la tubena de corriente de aire caliente (5) en el que el sistema del quemador (1, 2) incluye un quemador (1) provisto de una tubena de gas combustible (1c) y una tubena de aire de la combustion (1b, 1d); y un conducto del quemador (2) que comunica con una salida del quemador (1a) del quemador (1), el conducto del quemador (2) comunicando con la camara de combustion (3) a traves de la salida del conducto del quemador (2b), en la que el conducto del quemador (2) tiene un diametro interior D1 hasta la mitad del conducto del quemador (2) e incluye una parte agrandada de la abertura (2c) en la que un diametro interior del conducto del quemador (2) se agranda para que tenga un diametro interior D2 provisto sobre una seccion desde la mitad del conducto del quemador (2) hasta la salida del conducto del quemador (2b), de modo que una corriente en remolino (ED) del gas mezclado que fluye hacia la camara de combustion (3) a traves del conducto del quemador (2) se forma en la parte agrandada de la abertura (2c),
    caracterizada por que
    - una longitud (L) de la parte agrandada de la abertura (2c) hasta la salida del conducto del quemador (2) esta en una gama desde 0,3D1 hasta 1,4D1 en donde D1 representa el diametro interior del conducto del quemador (2) hasta la mitad,
    - la corriente en remolino (ED) aspira en una atmosfera a alta temperatura desde la camara de combustion (3) y forma una parte de soporte de la llama para estabilizar un punto de encendido, y por que
    - el conducto del quemador (2) incluye en una posicion de la salida del quemador (1a), una parte estrechada de la abertura (2d) en la que el diametro interior del conducto del quemador (2) se reduce y el gas mezclado que incluye el gas combustible y el aire de la combustion se forma en la parte estrechada de la abertura (2d).
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