ES2864949T3 - Calefactor - Google Patents

Abstract

Un calefactor radiante que comprende: un elemento de calentamiento radiante en forma de un tubo (201) que tiene un primer y un segundo extremos, donde el tubo consiste en secciones primera (201) y segunda (204) sustancialmente rectas, generalmente paralelas entre sí, conectadas por un tubo en forma de U; un quemador (132) que se comunica con el primer extremo del tubo (201) para suministrar gases de combustión al interior de la primera sección recta (201); y un elemento de redirección (220) que está dispuesto en la primera sección recta (201) para redirigir, en uso, al menos una parte de los gases de combustión que fluyen dentro de la mitad superior del tubo hacia la mitad inferior del tubo (201); donde el calefactor radiante comprende un extractor (134) que se comunica con el segundo extremo del tubo para extraer gases de la segunda sección recta (204); y donde dicho elemento de redirección (220) comprende al menos un par de paletas helicoidales que se extienden longitudinalmente (228, 230), estando dispuesta cada paleta (228, 230) en cada par diametralmente opuesta entre sí, teniendo la primera paleta (228) del o de cada par una superficie que se extiende hacia abajo desde la mitad superior del tubo hacia la mitad inferior del tubo, y teniendo la segunda paleta (230) del o de cada par una superficie que se extiende hacia arriba desde la mitad inferior del tubo hacia la mitad superior del tubo, donde el o cada par de paletas están soportadas sobre un poste longitudinal (222) que se extiende centralmente dentro del tubo; y donde el extremo delantero del poste tiene un cono (232) dispuesto en uso para empujar los gases que están siendo aspirados hacia el elemento de redirección (220) hacia afuera, hacia las paletas (228, 230).

Description

DESCRIPCIÓN

Calefactor

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un calefactor del tipo en el que se quema una sustancia combustible para liberar calor. Más particularmente, la invención en este caso se refiere a calefactores radiantes de tipo tubular, por ejemplo, para calentar edificios industriales tales como fábricas, hangares y otras grandes estructuras, que pueden comprender uno o múltiples tubos.

Antecedentes de la invención

Un calefactor de este tipo se desvela, por ejemplo, en la publicación de solicitud de patente del Reino Unido n.° GB2145218. Es conocido calentar grandes edificios, y en particular grandes edificios industriales de gran volumen por medio de salida radiante y cuando se usa para este propósito consiste en un sistema de radiador en forma de U, estando un quemador tal como un quemador de gas que está conectado a un extremo del tubo radiador y un ventilador dispuestos en el otro extremo del tubo radiador para extraer los gases de combustión del tubo. El tubo en U puede estar suspendido debajo de una carcasa reflectante de calor, que refleja la radiación emitida desde el tubo hacia el suelo.

Los calefactores radiantes convencionales tienen desventajas en términos de eficiencia radiante, que es la relación entre la cantidad de flujo radiante emitido por el emisor - la fuente de radiación y la energía consumida por ellos. Con referencia a las figuras 1a y 1b, que son, respectivamente, vistas en planta y en sección transversal esquemática de un tubo calefactor radiante conocido, se verá que el calefactor 200 comprende un elemento de calentamiento generalmente en forma de U 201 que es un tubo quemador con una primera sección recta 202, un codo en forma de U (no mostrado) en la carcasa indicada con 203 y una segunda sección generalmente recta 204 (a veces denominada tubo de retorno) que es paralela a la primera sección. Un quemador de gas (no mostrado) está en comunicación con la primera sección 202 en la posición 205 y un ventilador extractor en la posición 206 de modo que, en uso, los gases de combustión son aspirados a lo largo del tubo en la dirección indicada. Con referencia en particular a la figura 1b, que muestra una sección transversal en la posición X-X, el gas quemado tiene su concentración más caliente en la mitad superior del tubo, mientras que la mitad inferior está más fría. El efecto también se ilustra en la figura 1c, que es una vista esquemática en sección lateral de la primera sección 202, que muestra los gases más calientes subiendo a la zona más superior del tubo.

El calor radiante emitido desde la mitad superior, por lo tanto, requerirá una pantalla reflectante 207 para dirigir este calor hacia donde se necesita, por ejemplo, el suelo de un local industrial. Aunque la pantalla reflectante 207 funciona bien, se consume gas adicional para garantizar que se transfiera suficiente calor por medios radiantes a la superficie inferior. El documento DE3431435 A1 desvela un sistema de calefacción de techo radiante que tiene tres secciones de tubo rectas paralelas.

El documento WO 2008/036515 A2 describe un calefactor radiante en forma de un tubo que consiste en una primera y una segunda secciones sustancialmente rectas, generalmente paralelas entre sí, conectadas por un tubo en forma de U; comprendiendo el calefactor radiante un quemador para suministrar gases de combustión a la primera sección recta, y un elemento de redirección dispuesto en la primera sección recta, comprendiendo el elemento de redirección una o más paletas helicoidales que se extienden longitudinalmente soportadas sobre un poste longitudinal.

El objetivo de esta invención es proporcionar un calefactor radiante mejorado.

Resumen de la invención

Un primer aspecto de la invención proporciona un calefactor radiante que comprende las características de la reivindicación 1 del conjunto de reivindicaciones adjunto.

Al desviar los gases más calientes de esta manera, se ha descubierto realizando pruebas que la temperatura promedio óptima se puede lograr directamente en la superficie inferior del tubo que, a continuación, se irradia directamente hacia la superficie inferior evitando pérdidas reflejadas y pérdidas por dispersión creadas incluso por el reflector más eficiente. Por lo tanto, se necesita menos combustible para lograr una salida radiante mejorada y, por lo tanto, se reducen los costes de calefacción.

Cada paleta puede realizar un giro de aproximadamente 180° a lo largo de su longitud.

Puede proporcionarse un espaciador en el poste, sustancialmente del mismo diámetro que el diámetro interno del tubo, de modo que el poste esté alineado centralmente dentro del tubo debido al soporte proporcionado por el espaciador. Puede proporcionarse un espaciador en o cerca de un extremo del poste del elemento de redirección. El elemento de redirección puede estar ubicado de forma desmontable dentro del tubo y, por lo tanto, puede retroadaptarse a calefactores existentes, si es necesario.

El elemento de redirección puede comprender primero y segundo elementos de redirección adyacentes proporcionados dentro del tubo. Los primer y segundo elementos de redirección adyacentes pueden estar soportados sobre un solo poste longitudinal.

El calefactor puede comprender además una carcasa, cuya parte inferior está rebajada para recibir el elemento de calentamiento radiante que está dispuesto debajo de la carcasa, de modo que su mitad superior esté completamente dentro del rebaje, y al menos una parte de su mitad inferior sobresalga hacia abajo desde el rebaje, teniendo el rebaje una superficie reflectante del calor para reflejar la radiación térmica del elemento de calentamiento en una dirección hacia abajo. La carcasa puede tener un medio que permita la fijación a la misma de un faldón reflectante para enfocar la radiación emitida desde el elemento de calentamiento radiante.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: Las figuras 1a-c muestran diferentes vistas esquemáticas de un tubo de quemador radiante convencional, que es útil para comprender la invención;

La figura 2 es una vista en sección transversal parcial de una primera parte de tubo que incorpora un elemento de redirección de acuerdo con la invención;

La figura 3 es una vista en sección transversal de la parte de tubo de la figura 2 a lo largo del eje Y-Y;

La figura 4 es una vista en sección transversal longitudinal de la parte de tubo de la figura 2;

La figura 5 es una vista detallada de una parte de conector mostrada en la figura 4;

La figura 6 es una vista longitudinal esquemática del recorrido del gas en la parte de tubo de la figura 4;

La figura 7 es una vista en planta desde arriba de un calefactor radiante de acuerdo con una realización adicional de un calefactor conocido que puede incorporar un elemento de redirección de acuerdo con la invención;

La figura 8 es una vista en planta desde abajo de la realización de la figura 7;

La figura 9 es un alzado en sección a lo largo de la línea I-I de la figura 8;

La figura 10 es un alzado en sección a lo largo de la línea II-II de la figura 8;

Las figuras 11 a 14 ilustran la realización de las figuras 7 a 10, pero con diferentes configuraciones de faldón reflectante;

La figura 15 es un alzado en sección del soporte mostrado en la figura 9;

La figura 16 es una vista de un calefactor de acuerdo con una realización adicional de un calefactor conocido desde la parte inferior;

La figura 17 es una sección en III-III de la figura 16;

La figura 18 es una sección transversal parcial en IV-IV de la figura 17 y, como tal, es una vista parcialmente en sección, ampliada, de la parte de entrada de la figura 16;

La figura 19 es una ilustración esquemática del respiradero de la figura 18;

La figura 20 es una vista en sección de una unidad calefactora conocida a la que se puede aplicar el elemento de redirección de acuerdo con la invención;

La figura 21 es la vista de la figura 20 que muestra el conjunto de soporte;

La figura 22 es la vista de la figura 20 que muestra el conjunto reflector;

La figura 23 es la vista de la figura 20 que muestra la cubierta superior;

La figura 24 es una vista en perspectiva desde arriba de los tubos de quemador de la figura 20; y

La figura 25 es la vista de la figura 20 que muestra el conjunto deflector.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

Las realizaciones en el presente documento se refieren a calefactores radiantes del tipo mostrado en la figura 1a, a saber, calefactores radiantes formados con un elemento de calentamiento generalmente en forma de U que es un tubo de acero dulce formado por secciones rectas primera y segunda con un codo en U de interconexión.

Se proporcionan un quemador de gas y un ventilador extractor para que, en uso, los gases de combustión sean aspirados a lo largo del tubo en la dirección indicada.

El solicitante ha determinado que la salida radiante de mayor eficiencia y la transferencia a las superficies inferiores se encuentra en la banda de temperatura radiante baja, a 450 °C o cerca de ella, lo que arroja una cifra que se aproxima al 100 % de la salida radiante. La medición de esta temperatura generalmente se realiza en o cerca de la parte del codo en U del elemento de calentamiento, que representa la ubicación de la temperatura promedio del tubo.

En un calefactor radiante convencional, debido a la tendencia mencionada anteriormente de que los gases calientes se desplacen a lo largo del nivel superior del tubo (debido al comportamiento convectivo de la llama, que típicamente funciona a 1100 °C), las temperaturas suelen estar muy por encima de 450 °C en la mitad superior del tubo y muy por debajo de esta temperatura en la mitad inferior, cuando se mide en el codo en U. Como consecuencia, la salida radiante depende en gran medida del uso de un reflector situado por encima del elemento de calentamiento. Esto requiere más combustible para lograr el calentamiento requerido en las superficies de abajo.

En las presentes realizaciones descritas en el presente documento, sin embargo, se proporciona un elemento de redirección, ya sea fijo o desmontable dentro de al menos la primera sección recta, es decir, la que se comunica con el quemador de gas. El elemento de redirección proporciona una forma de tecnología de quemador disruptiva (DBT) en el sentido de que altera el flujo de gas, redirigiéndolo hacia donde puede ser de mejor servicio para aumentar la eficiencia general de salida radiante. El elemento de redirección está dispuesto en uso para redirigir el desplazamiento del gas quemado desde la mitad superior del tubo a la mitad inferior, y preferentemente aún, para crear un efecto de remolino, replicando efectivamente un efecto de motor de turbina (a la inversa) de modo que los gases más calientes que tienden naturalmente hacia la mitad superior del tubo se redirijan hacia abajo y los gases más fríos hacia arriba.

Para lograr esto, una primera realización proporciona un conjunto de elemento de redirección 220 que se describirá a continuación.

En la figura 2 se muestra una primera realización de conjunto de elemento de redirección 220, y comprende un poste longitudinal 222, que puede ser hueco para ser ligero y económico de fabricar, que soporta un par de elementos de redirección idénticos 224, 226. El conjunto de elemento de redirección 220 se muestra ubicado en relación fija dentro de una primera sección recta 221 de un elemento de calentamiento en forma de U. Cada elemento de redirección 224, 226 comprende un par de paletas opuestas 228, 230, que proporcionan, cada una, una superficie curva que se extiende helicoidalmente alrededor del poste 222 como se muestra. El extremo delantero del poste 222 tiene un cono 232 dispuesto en uso para empujar los gases que son aspirados hacia el primer elemento de redirección 224 hacia afuera, hacia las paletas 228, 230. Como se muestra en la figura 3, que es la vista de extremo del primer elemento de redirección 224, los bordes terminales de las paletas 228, 230 están orientados verticalmente dentro de la primera sección recta 221, estando dispuesta la primera paleta en uso para redirigir los gases más calientes. desde la región superior del tubo hacia abajo y la segunda paleta dispuesta en uso para redirigir los gases más fríos hacia arriba. La extensión longitudinal de cada una de las paletas 228, 230 es una hélice de medio paso, que proporciona un ángulo de giro de 180°, o más o menos, para generar un efecto de vórtice o remolino dentro de la sección tubular 202. Este desplazamiento en remolino de los gases quemados es continuado por el elemento de redirección adyacente 226, dispuesto hacia abajo del primer elemento de redirección 224 en el poste 222.

En el ejemplo mostrado en las figuras 2 y 3, el diámetro del poste 222 es sustancialmente de 31,75 mm (1,25 pulgadas) y el diámetro externo es de 101,6 mm (4 pulgadas).

En algunas realizaciones, el conjunto de elemento de redirección 220 puede soportar solo un elemento de redirección, o más de dos elementos de redirección. El conjunto de elemento de redirección 220 puede comprender configuraciones de paleta alternativas en términos de superficies inclinadas o curvas para provocar el efecto de remolino.

La figura 4 muestra dos de dichos conjuntos de elemento de redirección 220 dentro de la primera sección recta 221 de un elemento de calentamiento de calefactor radiante. Se apreciará que el elemento de calentamiento también comprenderá un codo en U y una segunda sección recta (de retorno) que se comunica con un ventilador extractor de la manera indicada previamente con referencia a la figura 1a.

En esta realización, la sección tubular 221 se divide en dos partes 242, 244 que se conectan usando un conector 245. Cada conjunto de elemento de redirección 220 se monta dentro de las partes 242, 244 primero desconectando las partes, insertando cada conjunto dentro de los extremos tubulares desconectados y, a continuación, reconectando las partes 242, 244. Las dimensiones de cada conjunto de elemento de redirección son tales que se montan fijamente a 635 mm (25 pulgadas) de los extremos externos de la sección tubular 221. Cada conjunto de elemento de redirección 220 tiene 245,1 mm (96,5 pulgadas) de longitud, lo que significa que la longitud combinada dentro de la sección tubular 240 cuando se unen es de 4902,20 mm (193 pulgadas). La longitud total de la sección tubular 240 es, por lo tanto, de 6172,20 mm (243 pulgadas). Estas cifras son aproximadas y se apreciará que es posible alguna desviación a ambos lados. No obstante, las dimensiones indicadas, y particularmente la separación desde los extremos hasta los conjuntos de elemento de redirección 220, parecen producir en las pruebas resultados excelentes en términos de distribución de calor y, por lo tanto, de eficiencia.

Con referencia a la figura 5, que es una vista en primer plano de la región conectada, se verá que el extremo lejano de cada poste 222 (el extremo opuesto al extremo de cono 232) está montado dentro del conector 245. Para evitar dudas, los conjuntos de elemento de redirección 220 son fijos y no giran con respecto a la sección tubular 221. Todos los accesorios son de acero inoxidable.

La figura 6 indica esquemáticamente el efecto de redirigir el gas quemado alrededor de la sección tubular 240 por medio de los conjuntos de elemento de redirección 220. Los gases más calientes ya no discurren a lo largo de la parte superior de la sección tubular 240 debido al efecto de deterioro del conjunto de elemento de redirección 220. Esto replica un efecto de motor de turbina inverso, por el cual la presión es creada por la expansión de los gases quemados calientes, que después se usa para aumentar la potencia. Los elementos de redirección 224, 226 (que son fijos, en serie) crean presión y explotan eficientemente el desplazamiento del gas quemado al alterar el flujo natural del gas de temperatura más alta para limpiar el área de salida óptima del tubo, que se encuentra en la mitad inferior (efectivamente entre las posiciones de las 4 y las 8 en punto si se hace referencia a una esfera de reloj en la sección transversal). El efecto de esto es elevar la temperatura promedio en esta mitad inferior a (o hacia) los 450 °C óptimos en la curva en U, suministrando calor radiante directo a las superficies de abajo, y también requiriendo menos gas que el sistema calefactor radiante convencional para lograr esto.

Además, un calefactor radiante que usa dichos conjuntos de elemento de redirección 220 ofrece un proceso de combustión más limpio, produciéndose poco o nada de monóxido de carbono o dióxido de azufre, eliminando o reduciendo la necesidad de proporcionar un conducto de extracción para descargar estos gases a la atmósfera. Para completar, ahora se describen realizaciones adicionales que se refieren a tecnologías de calefactor radiante proporcionadas por el solicitante, como se desvela en las solicitudes de patente publicadas números WO96/10720 y WO6/106345. Si bien los dibujos y las descripciones relacionadas no muestran ni describen explícitamente el uso de dichos elementos de redirección o conjuntos de elemento de redirección 220, se apreciará que es sencillo aplicar dicho elemento de redirección o conjuntos de elemento de redirección en los calefactores existentes, por ejemplo, en la fabricación o por retroadaptación, por lo que se describen para indicar formas de conjunto de calefactor radiante dentro de las cuales se pueden añadir dichos elementos de redirección y conjuntos de elemento de redirección 220 para proporcionar los beneficios en términos de eficiencia. Determinadas características mostradas en relación con estas realizaciones adicionales pueden ser necesarias o no como resultado de la eficiencia radiante mejorada obtenida.

En primer lugar, se presentará la divulgación del documento WO96/10720. Con referencia a las figuras 7 a 10, se puede ver que, en una de dichas realizaciones, el calefactor radiante comprende una carcasa generalmente designada como 1 que tiene una pared externa 2 formada de acero dulce y formada para tener una región generalmente horizontal 2a y partes divergentes hacia abajo. 2b y 2c.

Asegurada a la pared externa 2 por medio de juntas remachadas en la ubicación 2d hay una pared interna 3, formada de lámina de aluminio doblada, cuya superficie orientada hacia abajo ha sido anodizada y, preferentemente, provista de color dorado. La pared interna 3 está conformada para definir dos subcanales 5 y 6 abiertos hacia abajo, teniendo cada uno de los subcanales una superficie reflectante superior 5a, 6a, y superficies reflectantes laterales divergentes hacia abajo 5b, 5c, 6b, 6c. Las superficies 6c y 6c, junto con una pared inferior de enlace 7 forman una parte de barrera central 8, cuya función resultará evidente a partir de la siguiente descripción. A intervalos espaciados (por ejemplo, un metro) a lo largo de la carcasa, los soportes 9 se aseguran a la carcasa. El soporte 9 se ilustra en la figura 9, donde se puede ver que el soporte tiene una parte de barra transversal generalmente horizontal 101 formada de acero de sección de caja y, asegurado a la misma, por medio de pernos 102, un miembro generalmente vertical 103 en cuyos extremos superiores están asegurados soportes de fijación 104 de sección de canal. En el punto medio de la parte de barra transversal 101, se asegura, mediante soldadura, una pieza corta de acero montada transversalmente en la sección de caja 105 desde cuyas esquinas superiores se extienden brazos divergentes 106, que en uso están dispuestos para abrazar, pero están fijados no firmemente a la parte de barrera central 8 de la carcasa. El soporte está asegurado a la carcasa por medio de accesorios de montaje 104 que encajan sobre los bordes inferiores de la carcasa y están asegurados en su lugar sobre ella por medio de pernos 10. Los soportes 9 están provistos de pares de elementos de gancho 107 orientados hacia dentro que se acoplan a los anillos de retención 11 en los respectivos extremos de cables de soporte de tubos 12.

Los cables de soporte de tubos 12 están formados típicamente de un material metálico flexible resistente a altas temperaturas tal como acero, y están provistos de ajustadores de tomillo 13 formados de un metal no ferroso tal como latón que permiten acortar o alargar los cables 12. Los tubos de quemador 15 y 16 descansan sueltos sobre los cables 12 y, como se apreciará, la altura del tubo dentro de la carcasa puede variarse acortando o alargando los cables de soporte 12.

Los tubos de quemador 15 y 16 se extienden a lo largo del canal desde un extremo de la carcasa al otro, estando el tubo 15 conectado en un extremo 17 con un quemador de gas (no mostrado) que calienta el interior del tubo. Los gases de combustión se aspiran a lo largo del tubo desde el quemador 17 a través de un codo en U (no mostrado) en la ubicación 19 y al interior del tubo de retorno 16 por medio de un ventilador de extracción (no mostrado) montado en el extremo 18.

Los tubos 15 y 16 están formados de acero y pueden tratarse en la superficie para maximizar su eficiencia radiativa. En uso, el tubo 15 se calienta por medio del quemador de gas y, a continuación, funciona como un elemento de calentamiento de radiador, reflejándose la radiación de la superficie del tubo por las superficies reflectantes 5a, 5b y 5c en una dirección hacia abajo.

El tubo 16 también emite radiación, pero en menor medida ya que el tubo es algo más frío que el tubo 15.

Para evitar pérdidas conductoras y convectivas a través de la superficie superior de la carcasa, se dispone una capa de aislamiento 14 entre las paredes interna y externa. La capa de aislamiento 14 llena el espacio entre las paredes interna 3 y externa 2 excepto en la ubicación 14a, donde la superficie 14a del material aislante, junto con las paredes 5c y 6c de la parte de barrera central 7 definen un canal hueco que discurre a lo largo de la longitud de la carcasa. El material de aislamiento térmico se selecciona para que sea resistente a las temperaturas de funcionamiento del calefactor y, por ejemplo, puede seleccionarse para resistir temperaturas de 600 °C y superiores.

Como se ilustra en la figura 10, la carcasa tiene asegurado a sus bordes inferiores un faldón reflectante que comprende paneles laterales 19 que tienen superficies reflectantes 19a de aluminio anodizado orientadas hacia adentro. Los paneles 19 están asegurados a la carcasa por medio de remaches 20 y también están montados sobre, y sujetos rígidamente en su lugar por, soportes 9. El faldón reflector 19 sirve para enfocar y reducir el ángulo de propagación de la radiación desde los tubos 15 y 16.

El faldón reflectante 19 puede reemplazarse por el faldón reflector 21, 22, 23 o 26 como se ilustra en cualquiera de las figuras 11 a 14 para variar el ángulo de propagación de la radiación desde los tubos calefactores. Por ejemplo, cuando es necesario montar los calefactores en un punto más alto dentro de un edificio, por ejemplo, como resultado de que el techo o la estructura de soporte de techo u otras estructuras de soporte disponibles están mucho más altas por encima del suelo, se puede emplear un faldón reflectante más largo como se ilustra en la figura 6 para reducir la propagación de la radiación y proporcionar de este modo la densidad de flujo radiativo deseada a nivel del suelo. Por el contrario, cuando sea necesario montar los calefactores en un punto más bajo de un edificio, el faldón reflectante que se muestra en la figura 10 puede reemplazarse por el faldón reflectante más corto que se muestra en la figura 11.

En las figuras 11 y 12, los faldones reflectantes se muestran teniendo paredes generalmente paralelas que se extienden hacia abajo, pero también pueden, por ejemplo, estar inclinados, como se ilustra en las figuras 13 y 14, donde las partes superiores 24 y 27, respectivamente, de los faldones reflectantes son divergentes y siguen las líneas de la carcasa, y las partes inferiores 25, 28 de los faldones reflectantes 23, 26, respectivamente, son sustancialmente paralelas.

Cuando se diseña un sistema de calefacción para un edificio que incorpora los calefactores radiantes de la invención, primero se mide el área A del suelo del edificio y se selecciona el aumento de temperatura deseado AT por encima de la temperatura ambiente. A partir del área del suelo A y de AT, se determina entonces la densidad de flujo radiante requerida 9 a nivel del suelo. Teniendo en cuenta la altura a la que se suspenderán los calefactores dentro del edificio, y teniendo en cuenta también la forma del área del suelo, se elige entonces una serie de calefactores, teniendo cada calefactor un faldón reflectante de la configuración apropiada para proporcionar la densidad de flujo radiante deseada en su ubicación dada en el edificio. Como se apreciará, la configuración de un faldón reflectante para un calefactor en un pasillo, nicho o ventanal sería diferente de la configuración de los faldones reflectantes en calefactores en la sala principal de un edificio.

Una ventaja de las realizaciones mostradas en las figuras 7 a 12 expuestas específicamente anteriormente es que proporcionan un calefactor radiante básico que se puede adaptar fácilmente para proporcionar la densidad de flujo radiante deseada en una ubicación dada en un edificio seleccionando un faldón reflector de forma apropiada. Los calefactores radiantes de acuerdo con esta realización ofrecen, por tanto, ventajas significativas respecto a los calefactores radiantes actualmente disponibles que tienden a ser de configuración fija y no tienen la facilidad de modificación de la manera ilustrada anteriormente.

Otro aspecto es ejemplificado por el calefactor ilustrado en la figura 16. El calefactor 110 comprende un elemento de calentamiento sustancialmente en forma de U 112 que comprende un par de tubos calefactores 112a y 112b enlazados generalmente paralelos. Entre los tubos 112a y 112b hay un pasaje de flujo 114 que tiene un extremo distante cerrado 116 que se encuentra en la base de la U definida por el tubo calefactor 112.

Se proporcionan persianas 118 en el lado del pasaje de flujo 114 orientado hacia el tubo 112b, a lo largo de aproximadamente un tercio de la longitud del pasaje de flujo 114 más cercano a su extremo distante 116. Los extremos de los tubos 112a, 112b y el pasaje de flujo 114 están encerrados en un compartimento 120. El interior del compartimento 120 se muestra con más detalle en la figura 18, que se describe más adelante.

La figura 17 muestra el calefactor en sección transversal. Puede verse que la carcasa externa 122 comprende una sección generalmente hueca rellena con un material aislante 124. La carcasa 122 tiene paredes laterales 122a, 122b. Suspendida de la carcasa 122 hay una sección en V hueca y truncada, que forma el pasaje de flujo 114 y que discurre a lo largo de la carcasa 122. Por tanto, la carcasa 122, las paredes laterales 122a y 122b y el pasaje de flujo 114 entre ellas, definen dos regiones alargadas. Dentro de estas regiones alargadas están suspendidos los tubos calefactores 112a y 112b, respectivamente. La suspensión se logra mediante un medio de suspensión, no mostrado en la figura 17.

Esto puede ser como se muestra en las realizaciones de las figuras 7 a 15.

La figura 17 también muestra que el tubo 112a tiene un tubo de revestimiento interno 126 que se encuentra generalmente concéntricamente dentro del tubo 112a y está perforado por perforaciones 128.

Con referencia a la figura 18, ésta muestra la región alrededor del recinto 120 en cuyo interior se proyectan los tubos calefactores 112a y 112b. Puede verse que el tubo calefactor 112a contiene el tubo de revestimiento interno 126 a lo largo de parte de su longitud, aunque tanto el tubo de revestimiento interno 126 como el tubo calefactor 112a son colindantes en un extremo abierto dentro del recinto 120. El tubo de revestimiento interno 126 está, como se mencionó anteriormente, perforado por perforaciones 128. En el extremo abierto, el revestimiento interno 126 está provisto de una entrada ensanchada 130. Frente a la entrada 130 hay un quemador 132 alimentado con combustible. El quemador 132 es un artículo estándar.

El tubo calefactor 112b tiene un extremo abierto que se extiende hacia el interior del recinto 120, donde está conectado a un ventilador de succión 134 que está dispuesto para extraer gas del tubo calefactor 112b y ventilarlo a la atmósfera a través de un respiradero no mostrado en la figura 18.

El interior del recinto 120 está dividido para evitar el flujo de gas entre los extremos libres de los tubos calefactores 112a y 112b. El pasaje de flujo 114 se comunica con la región en cuyo interior se proyecta el tubo 112a.

La figura 19 muestra el respiradero 136 del ventilador de succión 134.

El respiradero 136 tiene una abertura 138 que está parcialmente cubierta por un elemento bimetálico 140. Cuando el aire que está siendo expulsado del respiradero 136 a través de la abertura 138 está frío, la tira bimetálica 140 es plana y está en la posición (i), cubriendo casi por completo la abertura 138. Por tanto, el flujo de salida del respiradero 136 está restringido. A medida que aumenta la temperatura del gas que fluye fuera por la abertura 138, el elemento bimetálico 140 se dobla alejándose de la abertura 138 a través de la posición (ii) y progresivamente hacia la posición (iii), reduciendo así la restricción del flujo y permitiendo que pase más gas.

Se puede ver que, en general, solo una parte de la abertura 138 está descubierta en cualquier momento, pero en la salida generalmente en espiral empleada en esta realización, esto no importa porque el gas de escape generalmente sigue la ruta mostrada por la flecha A. Por tanto, una mayor proporción de gas de escape pasa a través del tercio externo de la salida 138 y, por lo tanto, en su posición completamente retirada (iii) el elemento bimetálico 140 permite que pase un volumen suficiente de gas.

El funcionamiento del calefactor 110 de la presente invención es, generalmente, el siguiente. El ventilador de succión 134 aspira aire a lo largo del tubo 112b, alrededor del codo en U del tubo calefactor 112 y, por lo tanto, a lo largo del tubo 112a. Por tanto, existe una presión negativa en la región del quemador 132. Por esta razón, el aire se aspira a lo largo del pasaje de flujo 114, y se suministra al pasaje a través de las persianas 118. Dado que las persianas están orientadas hacia el tubo calefactor 112b, se aspirará aire de las proximidades de ese tubo. Una vez que el calefactor está funcionando, el aire permanecerá en el espacio alargado que rodea al tubo 112b por convección y, por lo tanto, se puede esperar que fluya hacia las persianas 118 desde toda la longitud del tubo 112b. Una vez que llega al quemador 132, el aire se mezcla con el combustible y se enciende cuando pasa a la entrada 130. La entrada 130 garantiza que todas las llamas pasen al interior del revestimiento interno 126, donde se alimentan con aire secundario que fluye desde el espacio entre el revestimiento interno 126 y el tubo de quemador 112a a través de perforaciones 128. Por lo tanto, el revestimiento interno 126 protege el tubo de quemador 112a de la temperatura extrema de las llamas en las proximidades del quemador 132. Sin embargo, dado que la temperatura de la llama descenderá a lo largo del tubo de quemador 112, el revestimiento interno 126 no es necesario a lo largo de toda la longitud y, por lo tanto, es más corto que el tubo de quemador 112.

Inevitablemente, el tubo 112a estará más caliente que el tubo 112b, y estos dos tubos tendrán, ellos mismos, una temperatura graduada a lo largo. Sin embargo, la disposición de los tubos en formación en U significa que, a lo largo del calefactor, la temperatura promedio de los dos tubos permanece sustancialmente constante. Por tanto, la salida radiativa total del calefactor es sustancialmente constante a lo largo de su longitud.

Además, el extremo del tubo 112b más cercano al ventilador de succión 134 estará a una temperatura tan baja que su eficiencia radiativa será muy baja en comparación con la parte equivalente del tubo de quemador 112a. Sin embargo, esto no es un problema en la presente invención ya que el aire alrededor del tubo 112b, que normalmente escaparía a través de convección sin contribuir a la potencia radiativa del calefactor, es aspirado en su lugar al lado del tubo 112b, a través de las persianas 118, y se usa como aire de combustión precalentado.

El calefactor 110 puede alcanzar su temperatura de funcionamiento más rápidamente, debido a la restricción dependiente de la temperatura en la salida 136, descrita anteriormente. Por tanto, cuando está completamente frío, el calefactor funciona en un estado rico en combustible en el que hay poco aire (en volumen) que fluye a lo largo de los tubos calefactores 112. Por tanto, la temperatura de trabajo se alcanza más rápidamente. Sin embargo, una vez que se alcanza esa temperatura de trabajo, la restricción de flujo en la salida 136 se elimina sustancialmente. Este efecto se puede mejorar, si se desea, proporcionando restricciones de flujo tales como deflectores dentro del tubo 112b.

Pasando ahora a otro sistema conocido, a saber, el desvelado en el documento WO06/106345, con referencia primero a la figura 20, el calefactor radiante comprende dos tubos de quemador 310, 312 ubicados dentro de una carcasa, generalmente designada como 314. La carcasa 314 incluye un conjunto de reflector 316, un conjunto de deflector 318 y un conjunto de cubierta superior 320.

Se proporciona un conjunto de soporte 322 a intervalos espaciados (por ejemplo, un metro) a lo largo de la carcasa 314.

Un conjunto de soporte 322 de este tipo se muestra en la figura 21.

El conjunto de soporte 322 comprende un soporte inferior 324 que tiene una parte de barra transversal generalmente horizontal 326 formada de acero de sección de caja y, asegurada a la misma, por medio de pernos (no mostrados), un miembro generalmente vertical 328. En el punto medio de la parte de barra transversal 330, se asegura, mediante soldadura, una pieza corta de sección de caja de acero 332 montada transversalmente.

Un soporte superior 334 tiene una pared externa 336 y una pared interna 338. La pared externa 336 está formada para tener una región generalmente horizontal 340 y partes divergentes hacia abajo 342 y 344. Los extremos de las partes divergentes 342, 344 del soporte superior 334 están asegurados a los miembros verticales 328 del soporte inferior 324.

La pared interna 338 del soporte superior 334 está conformada para tener primera y segunda regiones horizontales 346, 348 divididas por miembros convergentes hacia abajo 350, cuyos extremos distales están asegurados a la sección de caja de acero 332 del soporte inferior 324.

El conjunto reflector 316 se muestra en la figura 22. El conjunto reflector 316 comprende una lámina de aluminio, cuyo perfil sigue el de la pared interna 338 del soporte superior 334. El reflector 316 está fijado a la pared interna de los miembros verticales 322 del soporte inferior y la superficie superior de la sección de caja 332 mediante un mecanismo de tuerca y perno, o similar.

El reflector 316, una vez instalado como parte de la carcasa 310, define, por lo tanto, dos subcanales abiertos hacia abajo 352, 354, cada uno de los cuales tiene una superficie reflectante superior 352a, 354a y superficies reflectantes laterales divergentes hacia abajo 352b, 352c, 354b, 354c. Las superficies 352c y 354c están unidas entre sí mediante una pared de unión 356 que está empernada a la superficie superior de la sección de caja 332.

El conjunto de cubierta superior 320 se muestra en la figura 23. La cubierta 320 comprende una lámina de acero dulce que tiene una región generalmente horizontal 358 que se extiende hasta partes divergentes hacia abajo 360, 362. La cubierta 320 está empernada a la pared externa 336 del soporte superior 334 para estar suspendida aproximadamente de 1,5 a 2,5 cm por encima del reflector 316. No se proporciona aislamiento entre la cubierta 320 y el reflector 316. Como resultado, la temperatura del aire de combustión que entra en el quemador aumenta absorbiendo calor adicional de toda la superficie superior del reflector 16 lo que, a su vez, aumenta sustancialmente la temperatura de la llama. Esto tiene el efecto de mejorar notablemente la salida del calefactor (entre un 10 y un 15 %) y, por tanto, la eficiencia y el rendimiento general del sistema, ya que la producción de calor radiante total de un calefactor es proporcional a la temperatura general de los tubos 310, 312 dentro del sistema.

Con referencia ahora a la figura 24, los tubos de quemador 310, 312 se extienden a lo largo de los canales 352, 354 desde un extremo de la carcasa 314 al otro. El tubo 310 está conectado en un extremo a un quemador de gas 364 que calienta el interior del tubo 310. Los gases de combustión se aspiran a lo largo del tubo 310 desde el quemador 364 a través de un codo en U (no mostrado) y al interior del tubo de retorno 312 por medio de un ventilador de extracción (no mostrado) montado en un extremo.

Los tubos 310, 312 están formados de acero o similar, y pueden tratarse en superficie para maximizar su eficiencia radiativa. En uso, el tubo 310 se calienta por medio del quemador de gas 364 y después funciona como un elemento de calentamiento de radiador. El tubo 312 también emite radiación, pero en menor medida ya que el tubo es algo más frío que el tubo 310.

En el presente sistema, el calefactor funciona a una temperatura más alta de la que normalmente se puede esperar en sistemas similares, tales como el descrito en las patentes anteriores del solicitante. Un punto caliente, muy por encima de 640 °C, se produce a lo largo del tubo 310 aproximadamente a 1,5 m del quemador 364 para una distancia de aproximadamente 1 m. El calor emitido en este punto caliente normalmente causaría daño y distorsión al reflector de aluminio 316 por encima del tubo 310 en esa región, particularmente cuando el sistema calefactor está en funcionamiento durante períodos prolongados.

Para evitar dicha distorsión, entonces la carcasa 314 incluye un conjunto deflector 318 ubicado por encima del tubo 310 que se extiende a lo largo de la región del punto caliente. El conjunto deflector 318 se muestra mejor en la figura 25. Aquí, se puede ver que un soporte de montaje 366 en "forma de T" está asegurado al lado superior del tubo 310 para extenderse hacia arriba desde el mismo. Varios soportes de montaje 366 están ubicados a intervalos espaciados a lo largo del tubo en la región del punto caliente para permitir que un deflector 318 de acero inoxidable se extienda a lo largo del tubo 310 a través de la región del punto caliente. Como puede verse en la figura 5, el deflector 318 comprende dos paneles adyacentes de acero inoxidable perfilados de disipación de calor, cada uno de unos 2,2 m de longitud.

Los deflectores 318 actúan para absorber y disipar el calor radiante emitido desde el tubo 310, y particularmente su superficie superior, sobre la región del punto caliente para desviar el calor radiante del reflector 316 en esa región, evitando así que el calor intenso llegue directamente al reflector 316. Los deflectores 318 están perfilados para tener una superficie superior 368 generalmente horizontal (para cubrir la superficie superior del tubo 310) y dos superficies divergentes que se extienden hacia abajo (para cubrir las superficies laterales del tubo 310 para evitar de este modo que el calor radiante intenso llegue directamente al tubo enfriador adyacente 312 y la pared de unión del reflector 356.

Se ha descubierto que la presencia del conjunto deflector 318 aumenta la eficiencia global del sistema de calefacción al tiempo que evita daños y distorsiones en partes de la carcasa 314.

Los tubos 310, 312 están soportados dentro de la carcasa por cables de soporte de tubos como se detalla en la patente de Estados Unidos anterior de los solicitantes No. 6.138.662 que se incorpora en el presente documento como referencia.

Se entenderá que las diversas realizaciones descritas en el presente documento se han descrito a modo de ejemplo únicamente y que se pueden realizar modificaciones a las mismas sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un calefactor radiante que comprende:

un elemento de calentamiento radiante en forma de un tubo (201) que tiene un primer y un segundo extremos, donde el tubo consiste en secciones primera (201) y segunda (204) sustancialmente rectas, generalmente paralelas entre sí, conectadas por un tubo en forma de U;

un quemador (132) que se comunica con el primer extremo del tubo (201) para suministrar gases de combustión al interior de la primera sección recta (201); y

un elemento de redirección (220) que está dispuesto en la primera sección recta (201) para redirigir, en uso, al menos una parte de los gases de combustión que fluyen dentro de la mitad superior del tubo hacia la mitad inferior del tubo (201);

donde

el calefactor radiante comprende un extractor (134) que se comunica con el segundo extremo del tubo para extraer gases de la segunda sección recta (204);

y donde dicho elemento de redirección (220) comprende al menos un par de paletas helicoidales que se extienden longitudinalmente (228, 230), estando dispuesta cada paleta (228, 230) en cada par diametralmente opuesta entre sí, teniendo la primera paleta (228) del o de cada par una superficie que se extiende hacia abajo desde la mitad superior del tubo hacia la mitad inferior del tubo, y teniendo la segunda paleta (230) del o de cada par una superficie que se extiende hacia arriba desde la mitad inferior del tubo hacia la mitad superior del tubo, donde el o cada par de paletas están soportadas sobre un poste longitudinal (222) que se extiende centralmente dentro del tubo; y

donde el extremo delantero del poste tiene un cono (232) dispuesto en uso para empujar los gases que están siendo aspirados hacia el elemento de redirección (220) hacia afuera, hacia las paletas (228, 230).

2. Un calefactor radiante de acuerdo con la reivindicación 1, donde cada paleta (228, 230) realiza un giro de aproximadamente 180° a lo largo de su longitud.

3. Un calefactor radiante de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde se proporciona un espaciador en el poste, sustancialmente del mismo diámetro que el diámetro interno del tubo, de modo que el poste (222) esté alineado centralmente dentro del tubo (201).

4. Un calefactor radiante de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el elemento de redirección (220) está ubicado de forma desmontable dentro del tubo (201).

5. un calefactor radiante de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el elemento de redirección (222) comprende primer y segundo elementos de redirección adyacentes (224, 226) proporcionados dentro del tubo (201).

6. Un calefactor radiante de acuerdo con la reivindicación 5, donde los primer y segundo elementos de redirección (224, 226) están soportados sobre un solo poste longitudinal (222).

7. Un calefactor radiante de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además una carcasa, cuya parte inferior está rebajada para recibir el elemento de calentamiento radiante que está dispuesto debajo de la carcasa de modo que su mitad superior esté completamente dentro del rebaje, y al menos una parte de su mitad inferior sobresalga hacia abajo desde el rebaje, teniendo el rebaje una superficie reflectante del calor para reflejar la radiación térmica del elemento de calentamiento en una dirección hacia abajo.