WO2018138397A1 - Caldera con hogar de combustion con doble superficie de intercambio de calor - Google Patents

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WO2018138397A1
WO2018138397A1 PCT/ES2018/070052 ES2018070052W WO2018138397A1 WO 2018138397 A1 WO2018138397 A1 WO 2018138397A1 ES 2018070052 W ES2018070052 W ES 2018070052W WO 2018138397 A1 WO2018138397 A1 WO 2018138397A1
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combustion
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Giemenez Oros PABLO ADOLFO
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Centro Empresarial Parque Roma,S.L.
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/44—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with combinations of two or more of the types covered by groups F24H1/24 - F24H1/40 , e.g. boilers having a combination of features covered by F24H1/24 - F24H1/40
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    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes

Definitions

  • the present invention belongs to the heating sector through the heating of water by means of fuel boilers.
  • the main object of the present invention is a boiler that has a home with a double heat exchange surface, one of which has been achieved with a linear system of inner hollow tubes where the water recirculates and the other surface is the same Household chamber, getting double performance compared to a conventional boiler.
  • Boiler in heating systems, is the device in which a bearer is heated, usually water, by means of a fuel or electrical resistance, which will then be distributed by the emitters through a network of pipes.
  • a heating boiler consists of a home, where the fuel is burned, and an exchanger where the heat produced by combustion is transmitted to the heat carrier, which takes it to the emitters or terminal elements.
  • the boiler and burner assembly is called a generator.
  • Boilers based on the type of fuel may be fluid fuel boilers and solid fuel boilers.
  • boilers of fluid fuel Within the boilers of fluid fuel are the boilers of condensation (whose main fuel is natural gas) and with the advantage of a greater performance but the temperature that reaches the heat carrier is lower for that reason it demands bigger emitters (bigger radiators) or low temperature emission systems (irradiating floors).
  • boilers with atmospheric burner which are aimed at the use of specific atmospheric gases. Its operation is based on the Venturi effect; the injectors supply the Pressure fuel there then by Venturj produces air aspiration in the appropriate proportion and when mixed burns in the burners, giving rise to small flames inside the exchanger.
  • Solid fuel boilers are characterized by using fuels that leave a residue when the combustion known as ash occurs, hence many boilers are divided into two compartments, the upper or brazier, also known as the home, and the lower or ashtray where it is deposited the residue of burning fuel.
  • the ashtray there is usually an air inlet that is what causes combustion to occur in the brazier where there is a smoke outlet or chimney that thermally exits outside.
  • This air outlet causes a lack of pressure in the home that causes the aspiration of the air for combustion, the regulation of air intake can be adjusted from the ashtray hatch that usually have a butterfly to open more or less the entrance of air to the ashtray.
  • the exchanger is the envelope, which has a double wall between whose layers the heat carrier circulates.
  • the separation grid between the brazier and the ashtray consists of a series of pipes, through which the heat carrier also circulates.
  • the boiler with combustion hearth with double heat exchange surface object of the present invention whose heat carrier is water, has a greater heat exchange surface, greater performance and greater ease when cleaning with more dimensions reduced.
  • the boiler with combustion hearth with double heat exchange surface object of the invention comprises an internal structure of aligned pipes arranged in two symmetrical rows and parallel to the interior walls of the hearth with inclination angle to facilitate the flow of water when it occurs The warm-up.
  • the tube rises from the lower area and about half its length makes a turn until it reaches its upper end where it is welded with the same inner plate of the home producing a collector to collect all the tubes.
  • This inner chamber is surrounded by a layer of water, which is the medium used as a heat carrier and is responsible for transmitting the increase in T ° to the heating circuit through the outlet pipe.
  • the inner hearth has two openings in the upper left and right rear area through which the fumes from the combustion exit through an upper triangular section duct connected by a vertical cylindrical tube welded to another lower longitudinal duct similar to! upper that carries the fumes to the rear fume collection chamber following a path along the side of the boiler making a double turn that allows a greater amount of heat to be transferred to the water, significantly increasing the efficiency of the boiler.
  • Figure 1- Shows a perspective view of the preferred embodiment, the poly fuel boiler (fluid or solid) object of the present invention.
  • Figure 2. Shows a perspective cut of the interior of the preferred embodiment with the water shaded by the circulation area.
  • Figure 3. Shows a front section of the poly fuel boiler ⁇ fluid or solid) object of the present invention where the water path in the inner chambers of the preferred embodiment is appreciated.
  • Figure 4.- It shows a side section of the poly fuel boiler object of the present invention where the exchanger tube system according to preferred embodiment is shown.
  • Figure 5 Shows a perspective cut of the rear part of the poly fuel boiler object of the present invention where the flue outlet of the boiler and its subsequent collection in the smoke box can be seen.
  • the boiler with combustion hearth with double heat exchange surface object of the present invention in its preferred embodiment comprises an interior or household chamber (1) where the heat exchanger tubes (2) are arranged in two symmetrical rows parallel to the interior walls of the home and soldiers at its base and at its cusp to said walls (3) and with curved angles (4) parallel to the inclination of the interior sheet of the home to about two thirds of its total length.
  • Wrapping home is the second chamber (5) where the bearer is placed, which in this case will be the water, connected to the heat exchanger tubes (2) and with exit from the top through the delivery tube (6) connecting with e) outdoor heating circuit.
  • the combustion flue is exited through two windows or openings in the walls of the hearth (7) in the upper rear area of the hearth (1) that conduct the fumes through two lateral pipes (8) until reaching the vertical pipe (9) follow the longitudinal lower tunnel (10) to the rear smoke collection chamber (11).
  • the interior walls of the home (1) have a sufficient slope to favor the fall of the solid residues of combustion to the ashtray area (13) which by means of a screwed placket (14) allows its access and cleaning from the outside.
  • the boiler has an inlet for the bearer in the lower rear part (15) composed of a tube with a welded flange.
  • the boiler with combustion hearth with double heat exchange surface in the upper front, has two symmetrical accesses (16) according to the longitudinal piano for cleaning the vertical tubes (9).

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Abstract

Caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor mediante tubos alineados (2), adaptable a todo tipo de quemadores, compuesta por una cámara interna u hogar (1) envuelta por una segunda cámara (5) donde se ubica el calo portador, con una entrada posterior (15) para el calo portador y un salida superior (6) para conectarse al sistema de calefacción de !a instalación. La cámara interior u hogar (1) tiene dos aperturas (7) para la salida de humos de la combustión que conectan con un conducto superior (8) por donde pasan los humos bajan por unos tubos verticales (9) hasta llegar al conducto horizontal inferior (10) que los desahoga en la cámara de recogida de humos (11) y de ahí salen por la chimenea al sistema de evacuación de la instalación.

Description

D E S C R I P C I Ó N
CALDERA CON HOGAR DE COMBUSTION CON POBLE SUPERFICIE DE
INTERCAMBIO DE CALOR
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al sector de fa calefacción a través del calentamiento de agua mediante calderas de combustible.
El objeto principal de la presente invención es una caldera que tiene un hogar con una doble superficie de intercambio de calor, una de las cuales se ha conseguido con un sistema lineal de tubos huecos interiores por donde recircula el agua y la otra superficie es la propia cámara del hogar, consiguiendo un rendimiento doble con respecto a una caldera convencional.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Caldera, en los sistemas de calefacción, es el artefacto en el que se calienta un calo portador, generalmente agua, por medio de un combustible o resistencia eléctrica, que luego se distribuirá por los emisores mediante una red de tuberías.
Una caldera de calefacción consta de un hogar, donde se quema el combustible, y un intercambiador donde el calor producido por la combustión se trasmite al caloportador, que lo lleva a los emisores o elementos terminales. Cuando es necesario el uso de un quemador (para combustibles fluidos), el conjunto de caldera y quemador se llama generador.
Las calderas basándose en el tipo de combustible pueden ser calderas de combustibles fluidos y calderas de combustibles sólidos.
Dentro de las calderas de combustible fluido están las calderas de condensación (cuyo principal combustible es gas natural) y con la ventaja de un mayor rendimiento pero la temperatura que alcanza el caloportador es más baja por eso exige emisores más grandes (radiadores más grandes) o sistemas de emisión de baja temperatura (suelos irradiantes). Dentro de las calderas de combustible fluido cabe mencionar también las calderas con quemador atmosférico, que están encaminadas a la utilización de gases atmosféricos específicos. Su funcionamiento se basa en el efecto Venturi; los inyectores suministran el combustible por presión ahí entonces por Venturj se produce aspiración de aire en la proporción adecuada y al mezclarse se quema en los quemadores, dando lugar a pequeñas llamas dentro del intercambiador.
Las calderas de combustible sólido se caracterizan por usar combustibles que dejan un residuo al producirse la combustión conocido como ceniza, de ahí que muchas calderas estén divididas en dos compartimentos el superior o brasero, también conocido como hogar, y el inferior o cenicero donde se deposita el residuo de la quema de combustible.
En el cenicero suele haber una entrada de aire que es la que hace que se produzca la combustión en el brasero donde hay una salida de humos o chimenea que por tiro térmico salen ai exterior. Esta salida de aire provoca una falta de presión en el hogar que hace que se produzca la aspiración del aire para la combustión, la regulación de entrada de aire puede ajustarse desde la portilla del cenicero que suelen tener una mariposa para abrir más o menos la entrada de aire ai cenicero.
En estas calderas, el intercambiador es la envoltura, que tiene una doble pared entre cuyas capas circula el caloportador. En algunas, incluso la rejilla de separación entre el brasero y el cenicero consiste en una serie de tuberías, por cuyo interior también circula el caloportador.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor objeto de la presente invención cuyo caloportador es el agua, tiene una mayor superficie de intercambio de calor, mayor rendimiento y una mayor facilidad a la hora de realizar la limpieza con unas dimensiones más reducidas.
Las principales ventajas de la invención podrían resumirse así:
• La caldera permite acoplar quemadores para combustible sólido o fluido
• Mayor intercambio de calor gracias a su sistema de tubos interiores en el hogar creando una superficie adicional de intercambio además de la propia envoltura del hogar.
• Limpieza de la caldera especialmente con combustibles sólidos es más accesible debido a que toda la ceniza cae por gravedad y es conducida al fondo de la caldera o cenicero donde hay una recogida automática.
• Aumento del rendimiento con respecto a una caldera convencional gracias a su doble superficie de intercambio de calor y a! sistema de reconducción de los humos procedentes de la combustión. E 2018/070052
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La caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor objeto de la invención comprende una estructura interior de tubos alineados dispuestos en dos hileras simétricas y paralelos a las paredes interiores del hogar con ángulo de inclinación para facilitar el flujo de agua cuando se produce el calentamiento.
Estos tubos se encuentran en el hogar interior soldados contra las paredes en ambos extremos de los mismos y su número dependerá de la longitud del hogar con distancia constante entre ellos.
En el extremo inferior están soldados contra la chapa interior de! hogar que posee un ángulo de inclinación con la horizontal.
El tubo sube desde la zona inferior y aproximadamente en la mitad de su longitud hace un giro hasta que llega a su extremo superior donde va soldado con la misma chapa interior del hogar produciéndose un colector de recogida de todos los tubos.
Esta cámara interior está rodeada de una capa de agua, que es el medio usado como caloportador y encargada de transmitir el incremento de la T° al circuito de calefacción a través de) tubo de salida.
El hogar interior presenta dos aperturas en la zona trasera superior a izquierda y derecha por donde salen los humos de la combustión a través de un conducto de sección triangular superior unido mediante un tubo cilindrico vertical soldado a otro conducto longitudinal inferior similar a! superior que lleva los humos hasta la cámara de recogida de humos trasera siguiendo un recorrido a lo largo del lateral de la caldera haciendo un doble giro que permite ceder mayor cantidad de calor al agua incrementando notablemente ei rendimiento de !a caldera.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de lá invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1- Muestra una vista en perspectiva de la realización preferente, la caldera de poli combustible (fluido o sólido) objeto de la presente invención.
Figura 2.- Muestra un corte en perspectiva del interior de la realización preferente con el agua sombreada por la zona de circulación. E 2018/070052
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Figura 3.- Muestra una sección frontal de la caldera de poli combustible {fluido o sóiido) objeto de la presente invención donde se aprecia el recorrido del agua en las cámaras interiores de la realización preferente.
Figura 4.- Muestra una sección lateral la caldera de poli combustible objeto de la presente invención donde se muestra el sistema de tubos intercambiadores según realización preferente.
Figura 5,- Muestra un corte en perspectiva de la parte trasera de la caldera de poli combustible objeto de la presente invención donde se aprecia la salida de humos de la caldera y su posterior recogida en la caja de humos.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor objeto de la presente invención en su realización preferente comprende una cámara interior u hogar (1) donde están situados los tubos intercambiadores de calor (2) dispuestos en dos hileras simétricas paralelas a las paredes interiores del hogar y soldados en su base y en su cúspide a dichas paredes (3) y con curvado en ángulo (4) paralelo a ¡a inclinación de la chapa interior del hogar a unos dos tercios de su longitud total.
Envolviendo al hogar esta la segunda cámara (5) donde se sitúa el calo portador que en este caso será el agua, conectada a ios tubos intercambiadores de calor (2) y con salida por ia parte superior a través del tubo de impulsión (6) conectando con e) circuito de calefacción exterior.
La salida de humos de la combustión se realiza a través de dos ventanas o aberturas en las paredes del hogar (7) en ia zona superior trasera del hogar (1) que conducen los humos por dos conducciones laterales (8) hasta llegar al tubo vertical (9) siguen por el túnel inferior longitudinal (10) hasta la cámara trasera de recogida de humos (11).
Una vez en la cámara de recogida de humos (11) el humo sale por el hueco de la chimenea (12) hasta el circuito exterior de salida de humos de la instalación.
Las paredes interiores del hogar (1) tienen !a pendiente suficiente para favorecer la caída de los residuos sólidos de la combustión a la zona del cenicero (13) que mediante una tapeta atornillada (14) permite su acceso y limpieza desde el exterior.
La caldera tiene una entrada para el calo portador en la parte trasera inferior (15) compuesta por un tubo con una brida soldada.
La caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor, en la parte superior delantera, presenta dos accesos simétricos (16) según el piano longitudinal para la limpieza de ios tubos verticales (9).

Claims

REIVINDICACIONES
1 a.- Caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor, que siendo del tipo de las que están constituidas a partir de una cámara interior u hogar (1 ) y otra cámara exterior (5) que envuelve a la cámara interior u hogar (1 ), donde se encuentra el calo-portador, con una disposición de tubos huecos dentro de la cámara interior paralelos a las paredes interiores, se caracteriza porque dichos tubos están dispuestos en dos hileras de tubos simétricas (2) dispuestas paralelamente a las paredes interiores (3), con una distancia constante entre ellas y con un ángulo de curvado y soldados en ambos extremos a paredes interiores de la caldera, en las cuales el calo-portador circula por su interior, habiéndose previsto la inclusión de dos aperturas (7) por donde salen los humos de la combustión al conducto que los lleva hacia la cámara de humos (1 1 ), con la particularidad de que la caldera incluye un conducto perimetral de salida de humos desde la cámara de combustión (1 ) compuesto por un conducto superior (8) unido mediante un tubo vertical soldado (9) a otro conducto longitudinal inferior (10) similar al superior (8) que lleva los humos hasta la cámara de recogida de humos trasera (1 1 ).
2a.- Caldera con hogar de combustión con doble superficie de intercambio de calor, según reivindicación 1 a, caracterizada porque incluye medios de reconducción de los humos a través de los conductos superiores (8) e inferiores (10) y de los conductos verticales (9), como medio de enfriamiento de los humos de la combustión de manera que lleguen con menor temperatura a la salida de humos de la caldera (1 1 ) aumentando el rendimiento de la misma.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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