ES2307967T3 - Quemador, especialmente quemador venturi, con un tubo de camara de combustion. - Google Patents
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Abstract
Quemador (12), especialmente quemador venturi para un aparato de calefacción móvil (10), con una boquilla de quemador (14) en un lado frontal de una cámara de combustión (16), un tubo de cámara de combustión (18) que rodea a la cámara de combustión (16), y una pared frontal (20) de la cámara de combustión que limita dicha cámara de combustión (16) hacia la boquilla (14) del quemador, estando solamente la boquilla (14) del quemador sujeta a la pared (20) de la cámara de combustión, estando solamente el tubo de cámara de combustión (18) sujeto a un tubo exterior (40) en su zona extrema (38) alejada de la pared frontal (20) de la cámara de combustión, y estando formada entre la pared frontal (20) de la cámara de combustión y el tubo exterior (40) una rendija anular (42) que admite el paso de aire, caracterizado porque en el tubo exterior (40), en su extremo vuelto hacia la boquilla (14) del quemador, está dispuesta en la proximidad inmediata de dicha boquilla (14) del quemador una pared de apantallamiento (58) por medio de la cual los componentes dispuestos en el lado de la boquilla (14) del quemador que queda alejado de la cámara de combustión (16) están apantallados contra el calor con respecto a la pared frontal (20) de la cámara de combustión.
Description
Quemador, especialmente quemador venturi, con un
tubo de cámara de combustión.
La invención concierne a un quemador,
especialmente un quemador venturi para un aparato de calefacción
móvil, con una boquilla de quemador en un lado frontal de una
cámara de combustión, un tubo de cámara de combustión que rodea a
la cámara de combustión, y una pared frontal de la cámara de
combustión que limita dicha cámara de combustión hacia la boquilla
del quemador. Asimismo, la invención concierne a un aparato de
calefacción móvil con un quemador de esta clase.
En los aparatos de calefacción móviles,
especialmente para su empleo como calefacción de estacionamiento en
vehículos o aviones, se utilizan quemadores que hacen que la energía
almacenada en combustibles líquidos o gaseosos se transforme en
energía térmica. Los quemadores están constituidos fundamentalmente
por una boquilla de quemador para inyectar y preparar el
combustible líquido y una cámara de combustión en la que se inyecta
el combustible así preparado. Se alimenta también aire a la boquilla
del quemador y a la cámara de combustión para quemar el
combustible. El combustible quemado sale de la cámara de combustión
como gas de escape en hacia tubo de llama y a continuación
atraviesa un transmisor de calor y llega a una tubería de gas de
escape.
En principio, es deseable que durante la
combustión en la cámara de combustión se genere una elevada cantidad
de energía térmica. Sin embargo, en el lado de la boquilla del
quemador que queda alejado de la cámara de combustión están
dispuestos también al mismo tiempo unos componentes del aparato de
calefacción que no deberán exponerse a una alta carga térmica.
Tales componentes pueden ser, por ejemplo, componentes electrónicos
de un instrumento de control del aparato de calefacción.
En tales aparatos de calefacción la zona de la
cámara de combustión tiene que estar también herméticamente sellada
con respecto al medio ambiente y se tiene que impedir con seguridad
una posible salida de gas combustible hacia el lado de la boquilla
del quemador que queda alejado de la cámara de combustión.
Para conseguir este sellado hermético de la
cámara de combustión es conocido por el documento DE 100 19 890 A1
un quemador con una boquilla venturi en el que un tubo de cámara de
combustión que rodea a la cámara de combustión está realizado con
doble pared, o sea, con dos paredes de tubo, en la zona extrema del
mismo que queda vuelta hacia la boquilla del quemador. Las dos
paredes del tubo se aplican herméticamente una a otra y están
provistas de sendos collarines en su extremo. El collarín de la
pared interior del tubo está dirigido hacia la boquilla del
quemador, mientras que el collarín de la pared exterior del tubo
está orientado hacia fuera de la boquilla del quemador y mira hacia
una carcasa exterior. En el collarín de la pared interior del tubo
está fijada la boquilla del quemador, y con el collarín de la pared
exterior del tubo está fijado el propio tubo de cámara de
combustión a la carcasa exterior. De esta manera, se forma con los
dos collarines una pared frontal de la cámara de combustión que
está fijada radialmente por fuera a la carcasa exterior y en la que
está fijada radialmente por dentro la boquilla del quemador.
En un quemador con una boquilla venturi tiene
que estar creado un sellado seguro entre la boquilla del quemador y
la pared frontal de la cámara de combustión. A este fin, en el
quemador según el documento DE 100 19 890 A1 se ha instalado una
junta entre la boquilla del quemador y la pared frontal de la cámara
de combustión. Esta junta es tan gruesa que sirve al mismo tiempo,
radialmente por fuera, como sellado entre la pared frontal de la
cámara del quemador (es decir, el collarín de la pared exterior del
tubo) y la carcasa exterior. Se puede crear simultáneamente de esta
manera, con ayuda de una junta única, un sellado hermético en dos
zonas. Con la junta se establece un sellado entre la pared interior
y la pared exterior del tubo y se impide así una alimentación
indefinida de aire hacia la cámara de combustión.
Sin embargo, la disposición según el documento
DE 100 19 890 A1 adolece del inconveniente de que se pueden
producir faltas de estanqueidad a consecuencia de fluctuaciones de
cotas de los componentes individuales (especialmente de la carcasa
exterior y de las paredes del tubo de cámara de combustión). Además,
en esta disposición sólo con un mayor coste se pueden apantallar
frente a las altas temperaturas de la cámara de combustión aquellos
componentes que se encuentran en el lado de la boquilla del quemador
que queda alejado de la cámara de combustión.
Asimismo, el documento
JP-61038316 describe un quemador en el que solamente
su boquilla está sujeta en la pared frontal de la cámara de
combustión y en el que solamente el tubo de cámara de combustión
está sujeto en un tubo exterior por la zona extrema del mismo que
queda alejada de la pared frontal de la cámara de combustión.
La invención se basa en el problema de mejorar
un aparato de calefacción de la clase citada al principio de tal
manera que se pueda fabricar a más bajo coste en la zona de su
quemador y especialmente se superen los problemas antes citados
respecto del sellado de la cámara de combustión y respecto del
desacoplamiento térmico de componentes del aparato de calefacción
sensibles al calor con respecto al quemador.
Este problema se resuelve según la invención con
un quemador antes citado en el que especialmente sólo la boquilla
del quemador está sujeta en la pared frontal de la cámara de
combustión, sólo el tubo de cámara de combustión está sujeto en un
tubo exterior por su zona extrema alejada de la pared frontal de la
cámara de combustión, y entre la pared frontal de la cámara de
combustión y el tubo exterior está formada una rendija anular que
admite el paso de aire. Asimismo, el problema se resuelve con un
aparato de calefacción que está equipado con un quemador de este
tipo.
En un quemador configurado de esta manera según
la invención se dispone también en el tubo exterior, en su extremo
vuelto hacia la boquilla del quemador, una pared de apantallamiento
por medio de la cual los componentes dispuestos en el lado de la
boquilla del quemador que queda alejado de la cámara de combustión
están apantallados contra el calor con respecto a la pared frontal
de la cámara de combustión. La pared de apantallamiento puede estar
sujeta de manera especialmente sencilla en la caja exterior del
aparato de calefacción, en la zona de la segunda junta. Puede
presentar dispositivos de conducción de flujo por medio de los
cuales se puede influir sobre la corriente de aire secundario y/o
la corriente de aire terciario en cuanto al volumen de aire por
unidad de tiempo.
Mediante la configuración según la invención se
evita la problemática de sellado anteriormente citada. Según la
invención, solamente la boquilla del quemador está sujeta en la
pared frontal de la cámara de combustión, de modo que se puede
crear allí un sellado de manera sencilla y al mismo tiempo eficaz.
Además, según la invención, solamente el tubo de cámara de
combustión está fijado a un tubo exterior por su extremo alejado de
la boquilla del quemador. También en esta zona se puede crear de
manera sencilla un sellado, por ejemplo por medio de una costura de
soldadura.
Además, a consecuencia de la configuración del
quemador según la invención, la boquilla del quemador está fijada
solamente a través de la pared frontal de la cámara de combustión y
del tubo de cámara de combustión al extremo de este tubo de cámara
de combustión que queda alejado de la boquilla del quemador.
Asimismo, entre la pared frontal de la cámara de combustión y la
carcasa exterior está formada una rendija anular. De esta manera,
se crea un desacoplamiento térmico en la zona de la pared frontal de
la cámara de combustión. Por tanto, la energía térmica que se
genera en la cámara de combustión y que se transmite a la boquilla
del quemador, la pared frontal de la cámara de combustión y el tubo
de cámara de combustión, es transmitida solamente en el aparato de
calefacción según la invención, por conducción de calor, al tubo
exterior en la zona del extremo del tubo de cámara de combustión
que queda alejado de la boquilla del quemador. Los componentes que
se encuentran en el lado de la boquilla del quemador que queda
alejado de la cámara de combustión están así mejor protegidos
contra la aportación de calor.
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En un perfeccionamiento ventajoso de la
invención la boquilla del quemador está provista de al menos una
primera abertura a través de la cual se puede introducir aire
primario en la cámara de combustión. Esta primera abertura sirve
para mejorar la atomización del combustible líquido en la boquilla
del quemador. La abertura es libremente accesible para aire
primario debido a la disposición de la boquilla del quemador según
la invención, de modo que en esta boquilla pueden estar formadas
clases muy diferentes de canales de alimentación de aire.
Asimismo, es ventajoso que la pared frontal de
la cámara de combustión esté provista de al menos una segunda
abertura a través de la cual se pueda introducir aire secundario en
la cámara de combustión. Debido a esta alimentación de aire
secundario se crea una alimentación escalonada de aire de combustión
con la cual se puede mejorar la calidad de la combustión y, por
tanto, se puede reducir en conjunto la expulsión de contaminantes
del quemador. Las aberturas primera y segunda citadas pueden
sellarse de manera especialmente ventajosa mediante la disposición
según la invención con respecto a una alimentación común de aire de
combustión.
Además, la disposición según la invención crea
en la zona de la cámara de combustión la premisa necesaria para que
el tubo de cámara de combustión esté previsto de al menos una
tercera abertura a través de la cual se pueda introducir aire
terciario en la cámara de combustión. De esta manera, se puede
incrementar aún más la calidad de la combustión.
Con la alimentación de aire terciario es posible
también que en la cámara de combustión se disponga un disco
deflector y que la tercera abertura del tubo de cámara de combustión
se configure de tal manera que se refrigere el disco deflector con
ayuda del aire terciario. Debido a esta refrigeración deliberada del
disco deflector se reduce la temperatura del mismo durante la
combustión. Por tanto, es posible que se emplee para el disco
deflector un material menos resistente a la temperatura y, por
tanto, más barato.
La disposición según la invención puede sellarse
de manera especialmente sencilla con respecto a la zona del aparato
de calefacción que queda alejada de la cámara de combustión, a cuyo
fin se dispone una primera junta entre la boquilla del quemador y
la pared frontal de la cámara de combustión. Esta primera junta
puede estar deliberadamente formada por un material resistente a la
temperatura. La junta puede premontarse en la pared frontal de la
cámara de combustión durante el montaje de la boquilla del quemador,
de modo que ya es posible seguidamente un control de la
estanqueidad. Asimismo, la unidad constructiva así montada a base de
boquilla de quemador y cámara de combustión puede ser ensayada ya
en cuanto a su correcto funcionamiento.
Además, en el quemador según la invención el
tubo exterior está ventajosamente sujeto a una carcasa exterior por
la zona extrema de dicho tubo que queda vuelta hacia la boquilla del
quemador, y entre el tubo exterior y la carcasa exterior está
dispuesta una segunda junta. Un tubo exterior sujeto de esta manera
puede ser bañado en su lado exterior por un portador de calor, por
ejemplo líquido, y puede ser así refrigerado. En otras palabras, el
tubo exterior está fijado a una carcasa exterior refrigerada por un
portador de calor líquido. La segunda junta puede estar configurada
deliberadamente a base de un material que sea considerablemente
menos resistente a la temperatura que el de la primera junta
anteriormente citada. Puesto que las juntas primera y segunda están
dispuestas por separado una de otra según la invención, las
tolerancias de cuotas en la dirección axial de la cámara de
combustión no tienen repercusión en el concepto de junta según la
invención. Además, se pueden compensar mejor las dilataciones
térmicas de la pared frontal de la cámara de combustión en dirección
radial. La segunda junta necesita ser montada en el aparato de
calefacción únicamente durante el montaje final del quemador y, por
tanto, no puede tampoco resultar bañada durante el premontaje
precedente del quemador.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, se explica con más detalle un
ejemplo de realización de un quemador según la invención ayudándose
del dibujo esquemático adjunto. Muestra:
La figura 1, una sección longitudinal de un
quemador en un aparato de calefacción móvil según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 1 se ilustra un aparato de
calefacción móvil 10 en la zona de un quemador 12. El quemador 12
está configurado como un quemador venturi y presenta como
componentes esenciales una boquilla de quemador 14 y una cámara de
combustión cilíndrica 16 que está abrazada radialmente en su
exterior por un tubo de cámara de combustión 18 y que en el lado
frontal vuelto hacia la boquilla 14 del quemador está limitada por
una pared frontal 20 de dicha cámara de combustión.
La boquilla 14 del quemador está formada con un
cuerpo de boquilla sustancialmente cilíndrico 22 en el que están
formados en su zona extrema alejada de la cámara de combustión 16
varios canales radiales 24 para alimentar aire primario a una
primera abertura 26 del cuerpo de boquilla 22. La primera abertura
26 está formada en la zona central del cuerpo de boquilla 22 y se
ensancha en forma de embudo en dirección a la cámara de combustión
16. Una tubería 28 de alimentación de combustible sirve para
alimentar combustible líquido a la primera abertura 26 del cuerpo
de boquilla.
El cuerpo 22 de la boquilla 26 del quemador está
sujeto solamente en la pared frontal 20 de la cámara de combustión,
estando formada en dicha pared frontal 20 de la cámara de combustión
una abertura central 30 a través de la cual puede entrar en la
cámara de combustión 16 el combustible atomizado en la primera
abertura 26. En el cabezal de boquilla 22 están formados en la
superficie de contacto con la pared frontal 20 de la cámara de
combustión otros canales radiales 32 a través de los cuales (30) se
conduce aire secundario a unas segundas aberturas 34 de la pared
frontal 20 de la cámara de combustión. El aire secundario penetra en
la cámara de combustión 16 a través de estas segundas aberturas 34
y conduce allí a una combustión escalonada con alta calidad de
combustión.
Entre el cuerpo de boquilla 22 y la pared
frontal de la cámara de combustión está dispuesta una primera junta
36 de un material resistente al calor, por medio de la cual el
cuerpo de boquilla 22 está sellado con respecto a la cámara de
combustión 16 y al mismo tiempo está fijado a la pared frontal de la
cámara de combustión.
La pared frontal 20 de la cámara de combustión
está formada como un tramo acodado o como un collarín de un tubo
que forma el tubo de cámara de combustión 18 en su tramo realizado
por lo demás con una figuración cilíndrica. El tubo de cámara de
combustión 18 está provisto de un tubo exterior 40 en su zona
extrema 38 alejada de la boquilla 14 del quemador. La costura de
soldadura rodea en forma de anillo al tubo de cámara de combustión
18, estando formada entre el tubo de cámara de combustión 18 y el
tubo exterior 40 una superficie de contacto sustancialmente anular
a través de la cual se transfieren solamente pequeñas cantidades de
energía térmica del tubo de cámara de combustión 18 al tubo
exterior 40.
De esta manera, entre la pared frontal 20 de la
cámara de combustión y el tubo exterior 40, pero también entre el
tubo de cámara de combustión 18 y el tubo exterior 40, está formada
una rendija anular 42 que conduce especialmente al desacoplamiento
térmico de la pared frontal 20 de la cámara de combustión con
respecto a los componentes que se encuentran en el lado de la
boquilla 14 del quemador que queda alejado de la cámara de
combustión 16. Tales componentes pueden ser, por ejemplo,
componentes electrónicos que no se ilustran con detalle en la figura
1. En el desacoplamiento térmico establecido hay que tener en
cuenta especialmente que la energía térmica del cuerpo de boquilla
22 pueda ser transferida al tubo exterior 40 por conducción de calor
solamente a través del recorrido relativamente amplio hasta la zona
extrema 38 del tubo de cámara de combustión 18 que queda alejada de
la boquilla 14 del quemador.
\newpage
A través de la rendija anular 42 se puede
conducir también aire terciario hacia unas terceras aberturas 44
que están formadas en posición aproximadamente axial en el centro
del tubo de cámara de combustión 18 y distribuidas por el perímetro
de éste. Además, en el tubo de cámara de combustión 18 está sujeto
un disco deflector 46 que es refrigerado por medio del aire de
combustión alimentado a través de las terceras aberturas 44.
Por otra parte, la rendija anular 42 conduce a
un concepto de junta modificado que se explica seguidamente con más
precisión.
El tubo exterior 40 está formado en su zona
extrema alejada de la boquilla 14 del quemador con un primer
collarín 48 en el que está fijado un tubo de llama 50. En su zona
extrema vuelta hacia la boquilla 14 del quemador el tubo exterior
40 está provisto de un segundo collarín 52 que sobresale radialmente
hacia fuera. Este segundo collarín 52 está aprisionado entre unos
tramos primero y segundo 54 y 56 de una carcasa del aparato de
calefacción 10 que no se ilustra con detalle.
En la zona del aprisionamiento del segundo
collarín 52 está aprisionada también entre los tramos 54 y 56 una
pared de apantallamiento 58 que, en el lado de la pared frontal 20
de la cámara de combustión que queda alejado de dicha cámara de
combustión 16, sobresale radialmente hacia dentro desde la pared
frontal 20 de la cámara de combustión. La pared de apantallamiento
58 fijada así de manera especialmente sencilla sirve para apantallar
los componentes anteriormente citados frente al calor producido en
la cámara de combustión 16. El tubo exterior 40 está rodeado
radialmente en su exterior por un espacio 60 de portador de calor en
el que circula un portador de calor líquido. En el segundo collarín
52 del tubo exterior 40 está dispuesta una segunda junta 60 por
medio de la cual el tubo exterior 40 esta sellado con respecto al
espacio 62 del portador de calor en la zona de aprisionamiento con
los tramos 54 y 56 de la carcasa. La segunda junta 60 está
especialmente ajustada a los requisitos de sellado del espacio 62
del portador de calor con respecto al espacio existente alrededor de
la boquilla 14 del quemador. El portador de calor líquido que
circula en el espacio 62 de dicho portador de calor no deberá pasar
a la zona situada alrededor de la boquilla 14 del quemador. La
segunda junta 60 está fabricada de un material que sella bien un
espacio de conducción de líquido y que al mismo tiempo sólo ha de
aguantar temperaturas relativamente bajas.
Debido a la configuración anteriormente
descrita, las juntas primera y segunda 36 y 60 pueden sellar de
forma óptima con independencia de tolerancias de cotas en el
quemador 12 y su material y su forma pueden adaptarse así de manera
óptima a las respectivas tareas de sellado que se presenten. En
particular, los materiales de las dos juntas 36 y 60 pueden estar
adaptados cada uno de ellos de manera óptima a las condiciones de
temperatura reinantes en las zonas de sellado.
- 10
- Aparato de calefacción
- 12
- Quemador en forma de un quemador venturi
- 14
- Boquilla de quemador
- 16
- Cámara de combustión
- 18
- Tubo de cámara de combustión
- 20
- Pared frontal de la cámara de combustión
- 22
- Cuerpo de boquilla
- 24
- Canal radial
- 26
- Primera abertura
- 28
- Tubería de alimentación de combustible
- 30
- Abertura central de la pared frontal de la cámara de combustión
- 32
- Canal radial
- 34
- Segunda abertura
- 36
- Primera junta
- 38
- Zona extrema alejada de la boquilla del quemador
- 40
- Tubo exterior
- 42
- Rendija anular
- 44
- Tercera abertura
- 46
- Disco deflector
- 48
- Primer collarín del tubo exterior
- 50
- Tubo de llama
- 52
- Segundo collarín del tubo exterior
- 54
- Primer tramo de una carcasa
- 56
- Segundo tramo de una carcasa
- 58
- Pared de apantallamiento
- 60
- Segunda junta
- 62
- Espacio de portador de calor
Claims (8)
1. Quemador (12), especialmente quemador venturi
para un aparato de calefacción móvil (10), con una boquilla de
quemador (14) en un lado frontal de una cámara de combustión (16),
un tubo de cámara de combustión (18) que rodea a la cámara de
combustión (16), y una pared frontal (20) de la cámara de combustión
que limita dicha cámara de combustión (16) hacia la boquilla (14)
del quemador, estando solamente la boquilla (14) del quemador
sujeta a la pared (20) de la cámara de combustión, estando solamente
el tubo de cámara de combustión (18) sujeto a un tubo exterior (40)
en su zona extrema (38) alejada de la pared frontal (20) de la
cámara de combustión, y estando formada entre la pared frontal (20)
de la cámara de combustión y el tubo exterior (40) una rendija
anular (42) que admite el paso de aire, caracterizado porque
en el tubo exterior (40), en su extremo vuelto hacia la boquilla
(14) del quemador, está dispuesta en la proximidad inmediata de
dicha boquilla (14) del quemador una pared de apantallamiento (58)
por medio de la cual los componentes dispuestos en el lado de la
boquilla (14) del quemador que queda alejado de la cámara de
combustión (16) están apantallados contra el calor con respecto a
la pared frontal (20) de la cámara de combustión.
2. Quemador según la reivindicación 1,
caracterizado porque la boquilla (14) del quemador está
provista de al menos una primera abertura (26) por la que se puede
introducir aire primario en la cámara de combustión (16).
3. Quemador según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la pared frontal (20) de cámara de
combustión está provista de al menos una segunda abertura (34) por
la que se puede introducir aire secundario en la cámara de
combustión (16).
4. Quemador según una de las reivindicaciones 1
a 3, caracterizado porque el tubo de cámara de combustión
(18) está provisto de al menos una tercera abertura (44) por la que
se puede introducir aire terciario en la cámara de combustión
(16).
5. Quemador según la reivindicación 4,
caracterizado porque en la cámara de combustión (16) está
dispuesto un disco deflector (46) y la tercera abertura (44) del
tubo de cámara de combustión (18) está configurada de tal manera
que el disco deflector (46) puede ser refrigerado con ayuda del aire
terciario.
6. Quemador según una de las reivindicaciones 1
a 5, caracterizado porque entre la boquilla (14) del quemador
y la pared frontal (20) de la cámara de combustión está dispuesta
una primera junta (36).
7. Quemador según una de las reivindicaciones 1
a 6, caracterizado porque el tubo exterior (40), en su zona
extrema vuelta hacia la boquilla (14) del quemador, está sujeto a
una carcasa exterior (54, 56) y entre el tubo exterior (40) y la
carcasa exterior (54, 56) está dispuesta una segunda junta (60).
8. Aparato de calefacción móvil (10) con un
quemador (12) según una de las reivindicaciones 1 a 7.
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03750323T Expired - Lifetime ES2307967T3 (es) | 2002-09-06 | 2003-09-05 | Quemador, especialmente quemador venturi, con un tubo de camara de combustion. |
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| WO (1) | WO2004025178A1 (es) |
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