ES2823025T3 - Complete premix gas burner - Google Patents
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Abstract
Quemador (1) de mezcla previa para una mezcla de gas combustible-aire, con una alimentación (2) para la mezcla de gas combustible-aire, así como una superficie (3) de quemador cilíndrica con un cilindro interior (5) perforado que está situado concéntricamente debajo de ésta, estando dispuesto en la alimentación (2) un dispositivo (4) de guía que está situado en un área parcial de la alimentación (2) y que dispone de superficies (41, 42) que conducen desde la alimentación (2) hasta un área parcial de la superficie (3) de quemador, y estando bordeada la alimentación (2) por una brida (9) de quemador, caracterizado por que la relación entre la superficie abarcada por la brida (9) de quemador en la alimentación (2) y la proporción dentro de la misma que está cubierta por el dispositivo (4) de guía es de 2 a 8 veces mayor, preferiblemente 4 veces mayor, que la relación de la totalidad de la superficie de quemador y la proporción dentro de la misma que está cubierta por el dispositivo (4) de guía, el dispositivo (4) de guía dentro de la brida (9) de quemador dispone de una superficie de entrada abierta en forma de segmento circular, que corresponde aproximadamente a una octava parte de la superficie de entrada de la alimentación (2), el dispositivo (4) de guía dispone además de dos superficies (41, 42) planas, que conducen desde la alimentación (2) hasta un área parcial de la superficie (3) de quemador formando un segmento piramidal, terminando las dos superficies (41, 42) en el cilindro interior (5), cubriendo el segmento piramidal aproximadamente 1/32 del cilindro interior (5), y estando situado el dispositivo (4) de guía por debajo de la muesca (10) en la brida (9) de quemador.Premix burner (1) for a fuel gas-air mixture, with a feed (2) for the fuel gas-air mixture, as well as a cylindrical burner surface (3) with a perforated inner cylinder (5) that is located concentrically below it, a guide device (4) being arranged in the feed (2) which is located in a partial area of the feed (2) and has surfaces (41, 42) leading from the feed (2) up to a partial area of the burner surface (3), and the feed (2) being bordered by a burner flange (9), characterized in that the relationship between the surface covered by the burner flange (9) in the feed (2) and the proportion within it that is covered by the guide device (4) is 2 to 8 times greater, preferably 4 times greater, than the ratio of the entire burner surface and the proportion within the same that is covered by the device (4) of guide, the guide device (4) inside the burner flange (9) has an open inlet surface in the form of a circular segment, which corresponds to approximately one eighth of the inlet surface of the feed (2), The guide device (4) also has two flat surfaces (41, 42), which lead from the feed (2) to a partial area of the burner surface (3) forming a pyramidal segment, ending the two surfaces (41 , 42) in the inner cylinder (5), covering the pyramidal segment approximately 1/32 of the inner cylinder (5), and the guide device (4) being located below the notch (10) in the flange (9) burner.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Quemador de gas de mezcla previa completaComplete premix gas burner
Los quemadores de gas de mezcla previa completa se cargan con una mezcla inflamable de gas combustible-aire, que se quema en la superficie del quemador. Delante de la superficie de quemador se instalan diafragmas y estabilizadores de flujo en el recorrido del flujo para lograr una distribución de llama uniforme a través de una homogeneización de la presión interior del quemador.Full premix gas burners are charged with a flammable fuel gas-air mixture, which burns on the burner surface. Diaphragms and flow stabilizers are installed in front of the burner surface in the flow path to achieve uniform flame distribution through homogenization of the internal burner pressure.
Los quemadores se han de controlar en lo que respecta a la presencia de una llama. Para ello, en la mayoría de los casos se instala un electrodo de ionización justo por encima de la superficie de quemador. En caso de presencia de una llama se puede medir un flujo de corriente a través de la llama. Al apagarse la llama se rompe el flujo de corriente, una regulación evalúa esta señal y cierra la alimentación de gas combustible.Burners must be checked for the presence of a flame. For this, in most cases an ionization electrode is installed just above the burner surface. In the presence of a flame, a current flow through the flame can be measured. When the flame goes out, the current flow is broken, a regulation evaluates this signal and closes the fuel gas supply.
En muchos casos de aplicación, en la técnica de calefacción se desea un amplio intervalo de modulación, un intervalo entre potencia mínima y máxima. Normalmente se procura lograr una carga superficial constante en toda la superficie de quemador.In many applications, a wide modulation range, a range between minimum and maximum power, is desired in heating technology. An attempt is usually made to achieve a constant surface load over the entire burner surface.
En este contexto, en caso de cargas superficiales pequeñas existe el problema de que éstas pueden llegar a ser tan pequeñas que el electrodo de ionización no entra en la llama o solo lo hace parcialmente y, por lo tanto, una llama solo puede ser diagnosticada de forma limitada.In this context, in the case of small surface charges there is the problem that these can become so small that the ionization electrode does not enter the flame or only partially enters the flame and, therefore, a flame can only be diagnosed as limited form.
Por la solicitud de patente EP 2 177 830 A1 se conoce un quemador de mezcla previa para una mezcla de gas combustible-aire según el preámbulo de la reivindicación 1. Para mejorar la señal de medición de un electrodo de ionización dispuesto por encima de la superficie de quemador, se propone que el quemador de gas presente en un área asignada al electrodo de ionización un espacio de alimentación de mezcla que está separado del área restante del espacio de alimentación de mezcla por una separación. El espacio de alimentación de mezcla está construido de tal modo que la mezcla de gas-aire presenta en el área (26) asignada al electrodo (2) de ionización una presión mayor que en el área (27) restante.From patent application EP 2 177 830 A1 a premix burner for a fuel gas-air mixture is known according to the preamble of claim 1. To improve the measurement signal of an ionization electrode arranged above the surface For the burner, it is proposed that the gas burner has in an area assigned to the ionization electrode a mixture feed space which is separated from the remaining area of the mixture feed space by a gap. The mixing feed space is constructed in such a way that the gas-air mixture has a higher pressure in the area (26) assigned to the ionization electrode (2) than in the remaining area (27).
Por ello, por el documento EP 1036984 B3 se conoce la previsión, en caso de superficies de quemador cilíndricas, de más aberturas o de aberturas más grandes en un área radial alrededor de todo el perímetro del quemador, de modo que en dicha área sale más mezcla de gas combustible-aire y, por lo tanto, se produce una llama más grande que en el área restante, con lo que en ese lugar se puede detectar una llama con más facilidad.For this reason, it is known from document EP 1036984 B3 to provide, in the case of cylindrical burner surfaces, of more openings or of larger openings in a radial area around the entire perimeter of the burner, so that more fuel gas-air mixture, thus producing a larger flame than in the remaining area, making it easier to detect a flame there.
Si bien esto produce un aumento local de la carga superficial del quemador y, por lo tanto, una intensificación de la corriente de ionización, ésta no es suficiente para garantizar siempre una llama suficiente en el electrodo de ionización dentro de modulaciones de carga de 1:20 (por ejemplo de 1 kW a 20 kW).Although this produces a local increase in the surface charge of the burner and, therefore, an intensification of the ionization current, this is not enough to always guarantee a sufficient flame at the ionization electrode within charge modulations of 1: 20 (for example 1 kW to 20 kW).
El objetivo de la invención consiste en crear un quemador de mezcla previa completa que posibilite una llama suficiente en el área del electrodo de ionización también en caso de cargas superficiales muy pequeñas.The object of the invention is to create a complete premix burner that enables a sufficient flame in the area of the ionization electrode even with very small surface charges.
Este objetivo se resuelve según la invención mediante la reivindicación 1, estando integrado corriente arriba de la superficie de quemador de un quemador de mezcla previa completa un dispositivo de guía correspondiente, que posibilita un refuerzo de la desviación hacia el electrodo de ionización.This object is solved according to the invention by claim 1, a corresponding guide device being integrated upstream of the burner surface of a complete premix burner, which makes it possible to reinforce the deflection towards the ionization electrode.
De acuerdo con la invención, delante de la superficie de quemador se incorpora una guía de flujo que forma un segmento piramidal en la dirección de flujo para aumentar significativamente la carga de la superficie de quemador en el área del electrodo de ionización. La guía de flujo está realizada de tal modo que delante de la superficie de quemador se toma una proporción definida de la sección transversal del flujo en el recorrido de gas combustible-aire y se dirige a un área de salida limitada de la superficie de quemador. En este contexto, la proporción de esta superficie de salida en relación con la totalidad de la superficie de salida del quemador es más pequeña que la proporción de la superficie de entrada tomada del flujo de mezcla de gas combustible-aire en relación con la totalidad de la sección transversal del flujo de mezcla de gas combustible-aire en el área de entrada de la guía de flujo según la invención. Localmente se provoca un aumento de la velocidad de flujo y del caudal volumétrico de la mezcla de gas combustible-aire. Se produce un aumento local de la carga de la superficie de quemador y, por lo tanto, un incremento de la corriente de ionización medida con un electrodo de ionización en el funcionamiento del quemador en esta área. Por consiguiente, con cargas claramente más pequeñas se pone a disposición de una regulación de mezcla de gas combustible-aire basada en la corriente de ionización una señal de medición suficientemente alta y estable para la regulación, con lo que se posibilitan modulaciones de carga de 1:20.According to the invention, a flow guide is incorporated in front of the burner surface which forms a pyramidal segment in the flow direction to significantly increase the burner surface charge in the area of the ionization electrode. The flow guide is designed in such a way that a defined proportion of the flow cross section is taken in front of the burner surface in the fuel gas-air path and directed to a limited outlet area of the burner surface. In this context, the proportion of this outlet surface in relation to the entire burner outlet surface is smaller than the proportion of the inlet surface taken from the fuel gas-air mixture flow in relation to the totality of the cross section of the fuel gas-air mixture flow in the inlet area of the flow guide according to the invention. Locally, an increase in the flow rate and volumetric flow rate of the fuel gas-air mixture is caused. There is a local increase in the load on the burner surface and therefore an increase in the ionization current measured with an ionization electrode in the operation of the burner in this area. Therefore, with significantly smaller loads, a sufficiently high and stable measurement signal is made available for a control of the fuel gas-air mixture based on the ionization current for the control, thereby enabling load modulations of 1 :twenty.
La invención se explica ahora detalladamente por medio de un ejemplo de realización. En este contexto:The invention is now explained in detail by means of an exemplary embodiment. In this context:
la figura 1 muestra un quemador de mezcla previa según la invención, en una vista en perspectiva, y Figure 1 shows a premix burner according to the invention, in perspective view, and
la figura 2 muestra el mismo quemador de mezcla previa durante el funcionamiento, en sección. Figure 2 shows the same premix burner during operation, in section.
Las figuras muestran un quemador 1 de mezcla previa para una mezcla de gas combustible-aire, con una alimentación 2 para la mezcla de gas combustible-aire. El quemador 12 de mezcla previa dispone de una superficie 3 de quemador cilíndrica; por debajo de ésta está situado concéntricamente un cilindro interior 5 perforado. En un lado de la superficie 3 de quemador cilíndrica se encuentra una alimentación 2 circular, alrededor de la cual una brida 9 de quemador está unida con la superficie 3 de quemador y con el cilindro interior 5. Opcionalmente, la brida 9 de quemador también podría estar unida únicamente con la superficie 3 de quemador o con el cilindro interior 5. La brida 9 de quemador dispone de una muesca 10. En un lado de la superficie 3 de quemador cilíndrica se encuentra una placa final 6, que cierra el quemador 1 de mezcla previa en dicho lado.The figures show a premix burner 1 for a fuel gas-air mixture, with a feed 2 for the fuel gas-air mixture. The premix burner 12 has a cylindrical burner surface 3; below this a perforated inner cylinder 5 is concentrically located. On one side of the cylindrical burner surface 3 there is a circular feed 2, around which a burner flange 9 is connected with the burner surface 3 and with the inner cylinder 5. Optionally, the burner flange 9 could also be connected only to the burner surface 3 or to the inner cylinder 5. The burner flange 9 has a notch 10. On one side of the cylindrical burner surface 3 there is an end plate 6, which closes the burner 1 of premix on that side.
En un área parcial de la alimentación 2 está dispuesto un dispositivo 4 de guía piramidal. Dentro de la brida 9 de quemador, el dispositivo 4 de guía dispone de una superficie de entrada abierta en forma de segmento circular, que corresponde aproximadamente a una octava parte de la superficie de entrada de la alimentación 2. El dispositivo 4 de guía dispone además de dos superficies 41,42 planas, que conducen desde la alimentación 2 hasta un área parcial de la superficie 3 de quemador formando un segmento piramidal. Las dos superficies 41, 42 terminan en el cilindro interior 5. El segmento piramidal cubre aproximadamente 1/32 del cilindro interior 5. El dispositivo 4 de guía se encuentra por debajo de la muesca 10 en la brida 9 de quemador, de modo que desde fuera también se puede reconocer dónde se encuentra el dispositivo 4 de guía interior.In a partial area of the supply 2 a pyramidal guide device 4 is arranged. Inside the burner flange 9, the guide device 4 has an open inlet surface in the shape of a circular segment, which corresponds to approximately one eighth of the supply inlet surface 2. The guide device 4 also has of two flat surfaces 41,42, leading from the feed 2 to a partial area of the burner surface 3 forming a pyramidal segment. The two surfaces 41, 42 terminate on the inner cylinder 5. The pyramidal segment covers approximately 1/32 of the inner cylinder 5. The guide device 4 is located below the notch 10 in the burner flange 9, so that from Outside it is also possible to recognize where the inner guide device 4 is located.
Por lo tanto, la relación entre la superficie abarcada por la brida 9 de quemador en la alimentación 2 y la proporción dentro de la misma que está cubierta por el dispositivo 4 de guía es de 8:1, mientras que la relación de la totalidad de la superficie de quemador y la proporción dentro de la misma que está cubierta por el dispositivo 4 de guía es de 32:1. Por lo tanto, la proporción de la parte cubierta en la entrada es 4 veces más grande que en la salida, lo que evidencia que una proporción relativamente grande de la entrada se desvía a una proporción relativamente pequeña en la salida. De este modo se logra una aportación de flujo suficiente al área de control, en particular en caso de una entrada de flujo homogeneizada en el quemador.Therefore, the ratio between the area covered by the burner flange 9 in the feed 2 and the ratio within it that is covered by the guiding device 4 is 8: 1, while the ratio of the totality of the burner surface and the ratio within it that is covered by the guiding device 4 is 32: 1. Therefore, the proportion of the covered part at the inlet is 4 times greater than at the outlet, which shows that a relatively large proportion of the inlet is diverted to a relatively small proportion at the outlet. In this way, a sufficient flow supply to the control area is achieved, in particular in the case of a homogenized flow input to the burner.
El quemador 1 de mezcla previa se monta de tal modo que un electrodo 7 de ionización se encuentra en el otro lado de la superficie 3 de quemador enfrente del dispositivo 4 de guía, dado que, en un dispositivo según el ejemplo de realización en el estado montado, la muesca 10 se encuentra por debajo del electrodo 7 de ionización.The premix burner 1 is mounted in such a way that an ionization electrode 7 is located on the other side of the burner surface 3 opposite the guide device 4, since in a device according to the exemplary embodiment in the state Assembled, the notch 10 is below the ionization electrode 7.
Durante el funcionamiento del quemador 1 de mezcla previa, la mezcla de gas combustible-aire fluye a través de la alimentación 2 entrando en el espacio interior cilíndrico del quemador 1 de mezcla previa. El cilindro interior 5 perforado distribuye uniformemente la mezcla de gas combustible-aire en la superficie 3 de quemador. No obstante lo anterior, la proporción de la mezcla de gas combustible-aire que en la alimentación 2 entra en el dispositivo 4 de guía se dirige predominantemente al área de la superficie 3 de quemador situada debajo. La cantidad de la desviación se puede determinar mediante la elección de una performación del dispositivo 4 de guía. En caso de un dispositivo 4 de guía cerrado, la totalidad de la mezcla de gas combustible-aire entrante se dirige al área de la superficie 3 de quemador situada debajo. Cuanto más alta es la performación, más mezcla de gas combustible-aire puede fluir también desde el dispositivo 4 de guía a otras áreas de la superficie 3 de quemador.During the operation of the premix burner 1, the fuel gas-air mixture flows through the feed 2 into the cylindrical interior space of the premix burner 1. The perforated inner cylinder 5 evenly distributes the fuel gas-air mixture on the burner surface 3. Notwithstanding the above, the proportion of the fuel gas-air mixture entering the guide device 4 in the feed 2 is predominantly directed to the area of the burner surface 3 located below. The amount of the deviation can be determined by choosing a performance of the guide device 4. In the case of a closed guide device 4, all of the incoming fuel gas-air mixture is directed to the area of the burner surface 3 located below. The higher the performance, the more fuel gas-air mixture can also flow from the guide device 4 to other areas of the burner surface 3.
A través de las medidas arriba descritas, el área de la superficie 3 de quemador por encima del dispositivo 4 de guía es atravesada por más mezcla de gas combustible-aire que el resto de la superficie 3 de quemador. Después de una ignición, por encima de la superficie 3 de quemador se forma una llama 8 que rodea el quemador 1 de mezcla previa. En este contexto, la llama 8 es más grande en el área del dispositivo 4 de guía que en el área restante de la superficie 3 de quemador. Precisamente en caso de una carga pequeña del quemador 1 de mezcla previa, la carga superficial por encima del dispositivo 4 de guía es mayor que en el área restante y, con un dimensionamiento correspondiente, es suficiente para poder suministrar una señal suficiente al electrodo 7 de ionización dispuesto por encima.Through the measures described above, the area of the burner surface 3 above the guide device 4 is traversed by more fuel gas-air mixture than the rest of the burner surface 3. After ignition, a flame 8 is formed above the burner surface 3 surrounding the premix burner 1. In this context, the flame 8 is larger in the area of the guide device 4 than in the remaining area of the burner surface 3. Precisely in the case of a small load of the premix burner 1, the surface load above the guide device 4 is greater than in the remaining area and, with a corresponding dimensioning, it is sufficient to be able to supply a sufficient signal to the electrode 7 of ionization arranged above.
Opcionalmente, el posicionamiento del dispositivo 4 de guía con respecto a la muesca 10 se podría configurar de cualquier otro modo. Solo es esencial que la posición del dispositivo 4 de guía se pueda determinar de forma definida por medio de la muesca 10 y, por lo tanto, durante el montaje del quemador 1 de mezcla previa se posicione de tal modo que el electrodo 7 de ionización se encuentre en el otro lado de la superficie 3 de quemador enfrente del dispositivo 4 de guía.Optionally, the positioning of the guide device 4 with respect to the notch 10 could be configured in any other way. It is only essential that the position of the guide device 4 can be defined in a defined way by means of the notch 10 and therefore, during the mounting of the premix burner 1 it is positioned in such a way that the ionization electrode 7 is find on the other side of the burner surface 3 opposite the guide device 4.
El cilindro interior 5 puede estar perforado o no estar perforado.The inner cylinder 5 may or may not be perforated.
De este modo, de acuerdo con la invención, en un área definida de la superficie de un quemador para aparatos de calefacción alimentados por gas se logra un aumento de la carga superficial del quemador y, por lo tanto, una optimización de la misma para un control de llama. De este modo, en una aplicación con instrumentos de medición para la determinación cuantitativa de la corriente de ionización, por regla general de electrodos de encendido/ionización, por encima de dicha área de superficie de quemador se mide una corriente de ionización relativamente alta junto a la llama o dentro de la misma, que no sería mensurable en caso de una distribución homogénea.Thus, according to the invention, in a defined area of the burner surface for gas-fired space heaters, an increase in burner surface load is achieved and thus an optimization thereof for a flame control. Thus, in an application with measuring instruments for the quantitative determination of the ionization current, generally from ignition / ionization electrodes, a relatively high ionization current is measured above said burner surface area together with the flame or within it, which would not be measurable in the case of a homogeneous distribution.
En el marco de una regulación de la mezcla de gas-aire basada en la corriente de ionización en los aparatos de calefacción arriba mencionados, la invención garantiza una señal de regulación estable y necesaria para dicha regulación en un mayor intervalo de modulación de la carga térmica. Within the framework of a regulation of the gas-air mixture based on the ionization current in the above-mentioned heating appliances, the invention guarantees a stable regulation signal necessary for said regulation in a greater range of modulation of the thermal load .
Lista de símbolos de referenciaReference symbols list
1 Quemador de mezcla previa1 Premix burner
2 Alimentación2 Feeding
3 Superficie de quemador3 Burner surface
4 Dispositivo de guía4 Guiding device
41,42 Superficies del dispositivo de guía 5 Cilindro interior41.42 Guiding device surfaces 5 Inner cylinder
6 Placa final6 End plate
7 Electrodo de ionización7 Ionization electrode
8 Llama8 Flame
9 Brida de quemador9 Burner flange
10 Muesca 10 Notch
Claims (2)
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