ES2709695T3 - Quemador de aire forzado y combustible líquido con modulación de la relación comburente/combustible - Google Patents

Abstract

Quemador de aire forzado alimentado por un combustible líquido, del tipo que comprende una pletina (1) de quemador conectada a un circuito la alimentación de fuel por medio de un conducto (2) provisto de una electroválvula (4) conectada a una bomba (5) que asegura la alimentación de fuel a presión, por medio de un motor (6) de variación de velocidad y de una turbina (7) que asegura el caudal de aire, - la bomba (5) y la turbina (7) que tienen un accionamiento común realizado por el árbol (8) de un motor (6) de variación de velocidad, y - la bomba (5) y el motor (6) de variación de velocidad están asociados a medios de modulación de la presión, dicho quemador que está caracterizado porque dichos medios de regulación de la presión están constituidos de al menos un sensor (9) de presión colocado a la salida de la bomba (5) y una electrónica (10) asociada, dichos medios de modulación que permiten ajustar la presión de fuel independientemente de la velocidad de rotación del motor para mantener el régimen de dicha bomba a partir de un valor de umbral predefinido de la velocidad de rotación de dicho motor.

Description

DESCRIPCION

Quemador de aire forzado y combustible Ifquido con modulacion de la relacion comburente/combustible

La presente invencion se refiere a un quemador de aire forzado alimentado por un combustible lfquido, en particular fuel, mas particularmente destinado a una aplicacion en el campo de la calefaccion domestica o industrial.

Un quemador esta llamado a realizar la mezcla de un comburente, en este caso el aire, y de un carburante, para obtener la combustion.

De manera clasica, los quemadores de fuel comprenden una turbina que aspira el aire exterior o comburente para inyectarlo en un circuito y, por otro lado, medios para proporcionar la alimentacion de combustible lfquido, es decir de carburante.

Este combustible es alimentado por una bomba que puede ser regulada para mantener una cierta presion de alimentacion para asegurar la pulverizacion del combustible. La alimentacion de fuel es controlada por una o varias electrovalvulas.

Para obtener una combustion satisfactoria, es por tanto necesario ajustar lo mejor posible y despues conservar, la relacion entre el canal de aire alimentado por la turbina (comburente) y la presion del fuel proporcionado por la bomba (carburante).

En los quemadores del tipo conocido, la turbina que proporciona el comburente es accionada por un motor de velocidad de rotacion constante de 2800 revoluciones /minuto y el caudal de aire es regulado por una compuerta que crea una perdida de carga en el circuito aeraulico.

La bomba que asegura la alimentacion de fuel a presion es del mismo modo accionada por un motor que gira a una velocidad constante de 2800 revoluciones/minuto, que puede ser el mismo que el anterior. Medios de regulacion mecanicos, tales como valvulas y reguladores de presion, permiten ajustar el caudal.

Hasta el presente, la relacion entre la presion de fuel y el caudal de aire se ajustaba en el momento de la instalacion del quemador, dando por tanto a la instalacion de calefaccion una potencia fija, por tanto no modulable. En uso, pueden producirse problemas de combustion, por ejemplo, como resultado de perdidas de carga resultantes de una variacion del regimen de la turbina, de una cafda de presion producida por la bomba, de una obstruccion de la caldera o de la variacion de las condiciones atmosfericas.

La desregulacion de la relacion hay de aire/fuel durante el funcionamiento, tiene por consecuencia una inestabilidad de la combustion, y efectos secundarios que no son despreciables en lo que se refiere al ruido, consumo, rendimiento y obstruccion.

Para mantener constante la relacion entre el caudal de aire y la presion de combustible mientras se hace variar la potencia del quemador, se han propuesto diversas soluciones. Algunas soluciones son puramente mecanicas. Existen por tanto dispositivos que permiten aumentar o reducir la seccion de los circuitos de alimentacion de comburente y de carburante por medio de anillos o de valvulas, como por ejemplo en el documento FR 2722 705. Estos dispositivos no son totalmente satisfactorios ya que no permiten una modulacion inmediata de parametros en funcion de las necesidades y son relativamente voluminosos y costosos.

Existen, del mismo modo, dispositivos en los cuales la modulacion se obtiene por medio de sensores que controlan una o varias valvulas, la medida de una variacion en la presion del fuel que induce por tanto a un ajuste por las valvulas del caudal de aire suministrado. Un ejemplo de este tipo es descrito en el documento JP 419 86 14. Esta modalidad no es totalmente satisfactoria, ya que consiste en hacer ajustar el aire aportado por la turbina en caso de variacion de la presion de fuel medida por el sensor presente en el sistema, lo que supone por tanto que sean predefinidos y regulados previamente los valores de presion que son considerados como objetivos con respecto a la combustion buscada. El carburante y el comburente no son controlados, por lo que no es posible modular el aire y el fuel independientemente el uno del otro.

El documento US 4613 072 describe un quemador de vaporizacion que comprende un arbol unico sobre el que se monta una bomba que asegura la alimentacion de fuel y una turbina que asegura el caudal de aire. Este quemador implementa unicamente una regulacion aguas arriba del caudal de carburante y funciona bajo una presion nula, y no esta asociado a medios que permiten regular la presion del fuel alimentado, al contrario que los quemadores de pulverizacion.

El documento DE 196 52 205 se refiere a un quemador de un arbol unico que acciona a la vez una bomba y una turbina, a partir de una velocidad de rotacion constante del motor que es predeterminada y fijada en la instalacion, y a una presion de aire variable.

El documento US4737101 describe un quemador de aire forzado segun el preambulo de la reivindicacion 1.

La presente invencion se propone remediar los inconvenientes mencionados anteriormente, proponiendo un quemador en el cual la bomba de alimentacion de fuel y la turbina comprendan un accionamiento comun, acoplado a medios de modulacion de la alimentacion de aire y de fuel.

La invencion se define por un quemador de aire forzado segun el objeto de la reivindicacion 1.

La invencion se comprendera mejor a traves de la descripcion dada a continuacion de un modo de realizacion expuesto a tftulo de ejemplo no limitativo, y con referencia las figuras adjuntas en las cuales:

- la figura 1 es un esquema de conjunto de un quemador segun la invencion, y

- la figura 2 es un esquema de principio del quemador segun la presente invencion.

La figura 1 representa el quemador segun la invencion, sin que sea representado su entorno de implantacion, que puede variar.

El quemador se compone de una pletina (1) de quemador, que esta conectada a un circuito de alimentacion de carburante por medio de un conducto (2) provisto de una electrovalvula (4) conectada a una bomba (5) que asegura la alimentacion de fuel a presion. La bomba (5) es accionada por un motor (6) de variacion de velocidad, el cual controla del mismo modo los medios de alimentacion de aire. Estos medios estan constituidos por una turbina (7) que esta dispuesta en el lado opuesto de la bomba (5) y que esta colocada en el interior de una voluta (3).

La bomba (5) y la turbina (7) tienen un accionamiento comun. La conexion mecanica que resulta de un accionamiento comun permite asegurar una relacion constante entre la presion de fuel y el caudal de aire, y sin que sea necesario posteriormente implementar medios de correccion mecanicos. En el ejemplo de implementacion representado, la bomba (5) y la turbina (7) son montadas ambas en el arbol (8) motor del motor (6) de variacion de velocidad. El arbol (8) acciona por tanto a la vez la bomba (5) que alimenta al quemador de carburante y a la turbina (7) que proporciona el caudal de aire necesario a la combustion.

Como se indica mas arriba, la velocidad de rotacion del motor de turbina de un quemador de este tipo es del orden de 2800 revoluciones/minuto. Una cafda de la velocidad del motor provoca una disminucion de la presion de fuel entregada por la bomba. Esta variacion de la presion no es ni constante, ni proporcional a la perdida de velocidad del motor, e influye negativamente a la relacion aire/fuel, teniendo por consecuencia una combustion masiva.

Para remediar este problema, la solucion implementada por la invencion consiste en hacer variar la presion de fuel, es decir el caudal de carburante, independientemente de la velocidad de rotacion del motor, por tanto la turbina, es decir el caudal de comburente, utilizando un accionamiento mecanico comun, lo que permite por tanto modificar el caudal de aire sin modificar la presion de fuel.

En el quemado segun la invencion, la bomba (5) y el motor (6) de variacion de velocidad estan asociados a medios de modulacion de la presion, previstos para mantener el regimen de la bomba a partir de un cierto umbral de velocidad de rotacion del motor. Este umbral predefinido de activacion permite asegurar la alimentacion de fuel de manera estable.

El control de comburente puede efectuarse en funcion de la informacion de la presion de fuel y del valor de oxfgeno obtenido por medio de medios de modulacion que comprenden un dispositivo de medida y una electronica (10) asociada.

Segun la invencion, el dispositivo de medida de los medios de modulacion esta constituido por al menos un sensor (9) de presion situado a la salida de la bomba (5). La presion de fuel entregada por la bomba (5) se puede reajustar si es necesario, en funcion de la informacion medida y proporcionada por el sensor (9), lo que dara lugar si fuera necesario a una variacion correspondiente de la velocidad de rotacion del motor, por tanto del caudal de aire, con el fin de optimizar la combustion.

La caja de electronica (10) asociada al dispositivo de medida indicada en tiempo real y en cualquier instante el consumo de carburante, y permite por tanto controlar el estado de la combustion. Se puede por tanto anticipar el accionamiento del quemador, y tomar las medidas de seguridad necesarias en caso de una combustion masiva.

La figura 2 muestra en forma de un diagrama el esquema de principio del quemador segun la presente invencion, con, en particular, los intercambios de informaciones entre los diferentes componentes del quemador para realizar el objeto de la invencion.

Las ventajas del quemado segun la invencion son multiples.

En primer lugar, la modularidad de los parametros de aire-fuel independientemente uno del otro permite optimizar el rendimiento de la caldera y la higiene de combustion. El control de aire-fuel y la utilizacion de sensores de presion de fuel permite modificar o bien la presion de fuel, o bien la velocidad de la turbina o las dos con el fin de compensar las variaciones del caudal de aire, por ejemplo en caso de cambio de las condiciones climaticas, o las variaciones del caudal de fuel, por ejemplo en caso de una boquilla obstruida.

El hecho de que un arbol unico accione a la vez la turbina y la bomba mejora el comportamiento acustico por una disminucion del volumen sonoro durante las fases de puesta en marcha del quemador y de funcionamiento as^ como una disminucion del consumo electrico de los auxiliares, ya que se utiliza un solo motor electrico.

Por otro lado, la modulacion permite realizar ciclos de funcionamiento mas largos (fase estabilizada) y por tanto evitar numerosas fases de puesta en marcha (fase transitoria), lo que tiene la ventaja de suprimir las perdidas de rendimiento durante fases de pre-ventilacion y evitar perturbaciones electromagneticas durante las fases de flexion del quemador. Esta disminucion de las fases de puesta en marcha permite por tanto disminuir el desgaste de las piezas mecanicas y por tanto aumenta la duracion de la vida de los componentes, disminuir el combustible sin quemar y por tanto asegurar una combustion mas limpia y mas respetuosa con el medio ambiente.

Finalmente, esta innovacion se puede instalar en calderas ya existentes, allf donde el espacio lo permita.

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1. Quemador de aire forzado alimentado por un combustible Ifquido, del tipo que comprende una pletina (1) de quemador conectada a un circuito la alimentacion de fuel por medio de un conducto (2) provisto de una electrovalvula (4) conectada a una bomba (5) que asegura la alimentacion de fuel a presion, por medio de un motor (6) de variacion de velocidad y de una turbina (7) que asegura el caudal de aire,

- la bomba (5) y la turbina (7) que tienen un accionamiento comun realizado por el arbol (8) de un motor (6) de variacion de velocidad, y

- la bomba (5) y el motor (6) de variacion de velocidad estan asociados a medios de modulacion de la presion, dicho quemador que esta caracterizado porque dichos medios de regulacion de la presion estan constituidos de al menos un sensor (9) de presion colocado a la salida de la bomba (5) y una electronica (10) asociada, dichos medios de modulacion que permiten ajustar la presion de fuel independientemente de la velocidad de rotacion del motor para mantener el regimen de dicha bomba a partir de un valor de umbral predefinido de la velocidad de rotacion de dicho motor.

2. Quemador segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el dispositivo de medida de los medios de modulacion combina al menos un sensor (9) de presion y al menos una sonda (11) de oxfgeno.