Quemador poroso adaptado para ser alimentado con diferentes tipos de gases,

que comprende un soporte que incluye un conducto a través del cual entra una mezcla de aire/gas en el quemador poroso, y una estructura cerámica, soportada por el soporte, que comprende una esponja inicialmente polimérica que se impregna con una barbotina, comprendiendo dicha barbotina al menos un material cerámico. La estructura cerámica tiene una porosidad final de entre aproximadamente 50 ppi hasta aproximadamente 70 ppi, y una densidad final de entre aproximadamente 0.45 hasta aproximadamente 0.65 g/cm{sup,3}

Quemador poroso.

Sector de la técnica

La presente invención se relaciona con un quemador poroso, adaptado para ser alimentado con diferentes tipos de gases: desde gas natural y gases licuados derivados del petróleo hasta gas natural hidrogenado.

Estado anterior de la técnica

Son conocidos los quemadores porosos alimentados por una mezcla de aire/gas, que comprenden un soporte y una estructura cerámica que se encaja en dicho soporte. Uno de los problemas principales asociados a los quemadores porosos es el retroceso de llama, problema que se potencia cuando el quemador poroso es alimentado con gases cuya velocidad de combustión es elevada, como es el caso de los gases hidrogenados. Para solucionar este inconveniente son conocidos en el estado de la técnica quemadores porosos tupidos, es decir que presentan más poros/pulgada (ppi) que los quemadores porosos convencionales que únicamente trabajan con gas natural y/o gases licuados derivados del petróleo, siendo el diámetro de dichos poros suficientemente pequeño para producir el enfriamiento de la llama cuando esta intenta penetrar en el interior del quemador.

Por otro lado, los quemadores porosos tupidos llevan asociado otro inconveniente, la pérdida de carga excesiva lo que obliga a utilizar ventiladores de alta potencia que pueden dar lugar al taponamiento del quemador debido al polvo en suspensión.

Para solucionar este problema son conocidos en el estado de la técnica, quemadores radiantes que utilizan esponjas cerámicas laminadas, principalmente de dos láminas, que tienen un tamaño de poro para cada lámina. El problema de las esponjas multi-láminas es la complicación de su fabricación, y el hecho de que dan lugar a puntos fríos en la superficie del quemador radiante.

En US 5,409,375 se describe un quemador radiante formado por una esponja cerámica reticulada cuya porosidad es tal que permite al combustible gas el paso a través de la esponja. La esponja cerámica incluye también una pluralidad de ranuras que se extienden en su superficie con el objetivo de eliminar los puntos fríos en el quemador radiante.

Son conocidos también quemadores porosos que, trabajando con combustibles basados en hidrocarburos, comprenden una barrera de llama entre la cámara de mezcla y la cámara de combustión. Dicha barrera de llama se compone de fibras cerámicas e incluye unos orificios paralelos, siendo la porosidad de dichas barreras de llama del orden del 90% tal y como se describe en WO 95/01532 A1. En US 2006/0286498 A1 se describe un quemador poroso en donde la barrera de llama tiene una porosidad de al menos 60% y una densidad superior a 1300 kg/m³, de este modo se puede extender el rango de operación y la modulación de potencia de los quemadores porosos durante la combustión, en particular en aquellos que utilizan gas hidrógeno y gas natural enriquecido con hidrógeno.

Por último, en US 4,608,012 se describen quemadores radiantes porosos que comprenden una esponja cerámica reticulada cilíndrica con porosidades entre 15 y 40 ppi, obteniéndose los mejores resultados con 30 ppi. Se indica también que esponjas con porosidad de 45 ppi no dejarán pasarán la suficiente cantidad de mezcla gas/aire para producir una combustión estable dado que el tamaño del poro es demasiado pequeño y se crea una pérdida de carga excesiva.

Exposición de la invención

El objeto de la presente invención es el de proporcionar un quemador poroso adaptado para ser alimentado con diferentes tipos de gases, según se describe en las reivindicaciones.

El quemador poroso según la invención comprende un soporte que incluye un conducto a través del cual entra una mezcla de aire/gas en el quemador poroso, y una estructura cerámica, encajada en el soporte, que comprende una esponja inicialmente polimérica que se impregna con una barbotina, comprendiendo dicha barbotina al menos un material cerámico. La estructura cerámica tiene una porosidad final de entre aproximadamente 50 ppi hasta aproximadamente 70 ppi, y una densidad final de entre aproximadamente 0.45 hasta aproximadamente 0.65 g/cm³.

Dicha estructura cerámica posibilita el uso del quemador poroso, además de con mezclas de gases convencionales tales como gas natural o los gases licuados derivados del petróleo, con mezclas de gases hidrogenados, obteniéndose un quemador poroso de óptima apariencia radiante y homogeneidad en funcionamiento y que no muestra irregularidades ni grietas superficiales tras su funcionamiento. Por otro lado, dicho quemador poroso no presenta síntomas de retroceso de la llama, y tras su apagado, no presenta síntomas de degradación superficial ni tampoco fisuras detectables.

Estas y otras características y/o ventajas de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

Descripción de las figuras

Fig. 1 es una sección de un quemador poroso según la invención.

Descripción detallada de la invención

En la figura 1 se muestra un quemador poroso 1 de superficie, de premezcla, según la invención, adaptado a un aparato de calefacción doméstico, en particular una caldera, que comprende una estructura porosa 2, un soporte 3 que aloja en su interior la estructura porosa 2 e incluye un conducto de alimentación 4, centrado en dicho soporte 3 a través del cual entra una mezcla de aire/gas en el quemador radiante 1, y un difusor de mezcla 5 dispuesto entre el soporte 3 y la estructura porosa 2 que reparte homogéneamente la mezcla de aire/gas en dicho quemador poroso 1.

El quemador poroso 1 es un quemador de superficie, sustancialmente rectangular, y de premezcla, capaz de funcionar correctamente con gas natural, gas licuado del petróleo tal como propano o butano, así como con mezclas hidrogenadas de gas natural y/o biogás que comprenden hasta un 25% de hidrógeno.

El soporte 3 además de soportar mecánicamente la estructura porosa 2, sirve de soporte a unos electrodos de encendido y a un electrodo de detección de la llama por ionización, los cuales no han sido representados en la figura 1. Además, dicho soporte 3 permite las dilataciones de la estructura porosa 2 sin que ello ocasione tensiones termomecánicas importantes que puedan destruir dicha estructura porosa 2. Por otro lado, gracias a dicho soporte 3 se evitan también las fugas de la mezcla de aire/gas por la periferia del quemador radiante 1.

Por otra parte, el difusor de mezcla 5 comprende una chapa metálica agujereada, cubriendo al menos la sección de paso de la mezcla aire/gas, obligando a dicha mezcla aire/gas a circular a través de unos orificios 6, cuyo diámetro oscila entre 3 y 5 mm. De este modo, asegura una distribución de presiones adecuada con el objetivo de obtener un reparto homogéneo del caudal de mezcla aire/gas en el quemador poroso 1 y, con ello, una llama de igual altura y forma a lo largo de dicho quemador radiante 1.

La estructura porosa 2 comprende una esponja cerámica que tiene un tamaño promedio de celda de aproximadamente 0,5 mm. Dicha estructura porosa 2 tiene una superficie caliente 2b en donde penetra la llama, y a través de la cual radia el máximo de calor hacia el ambiente de manera uniforme para lo cual la esponja porosa debe tener una alta emisividad en dicha cara, y una superficie fría 2a que se apoya en el difusor de mezcla 5, siendo dicha superficie fría 2a opuesta a la superficie caliente 2b. Por otra parte, la estructura porosa 2 debe evitar el retroceso de la llama favorecido por las altas temperaturas generadas y por la velocidad de combustión de los gases combustible, soportando fuertes gradientes térmicos, del orden de 900ºC, entre la superficie caliente 2b y la superficie fría 2a, por lo que la esponja cerámica debe tener una baja conductividad térmica. Además debe ser resistente a la fatiga térmica y a la corrosión/oxidación.

La esponja cerámica es una réplica de una esponja polimérica, preferentemente de poliuretano, que puede obtenerse mediante cualquier procedimiento de espumación de polímeros conocido en el estado de la técnica.

La esponja polimérica se impregna con una barbotina que comprende al menos un material cerámico en forma de polvo disperso en un medio líquido, siendo el contenido en sólidos de la suspensión constante. En una realización preferente, dicho material cerámico comprende cordierita.

Posteriormente, se ejerce una presión en las paredes de dicha esponja polimérica para que la impregnación...

1. Quemador poroso adaptado para ser alimentado con diferentes tipos de gases, que comprende un soporte (3) que incluye un conducto (4) a través del cual entra una mezcla de aire/gas en el quemador poroso (1), y una estructura cerámica (2), soportada por el soporte (3), que comprende una esponja inicialmente polimérica que se impregna con una barbotina, comprendiendo la barbotina al menos un material cerámico, caracterizado porque la estructura cerámica (2) tiene una porosidad final de entre aproximadamente 50 ppi hasta aproximadamente 70 ppi, y una densidad final de entre aproximadamente 0,45 hasta aproximadamente 0,65 g/cm³.

2. Quemador poroso según la reivindicación anterior, en donde la esponja inicialmente polimérica tiene una porosidad aproximada de 45 ppi, siendo la porosidad final aproximada de la estructura cerámica (2) de 50 ppi, y la densidad final de 0.55 g/cm³.

3. Quemador poroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la relación entre el peso de la esponja polimérica impregnada con el material cerámico y el peso de la esponja polimérica antes de ser impregnada está entre 12 y 16, ambos incluidos.

4. Quemador poroso según la reivindicación anterior, en donde la relación entre el peso de la esponja polimérica impregnada con el material cerámico y el peso de la esponja polimérica antes de ser impregnada es de, aproximadamente, 15.

5. Quemador poroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barbotina con la que se impregna la esponja polimérica comprende un porcentaje en peso del material cerámico de entre aproximadamente 67% hasta aproximadamente 70%.

6. Quemador poroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material cerámico comprende cordierita.

7. Quemador poroso según la reivindicación anterior, en donde la barbotina comprende