UTILIZACIÓN DE UN CUERPO AERODINÁMICO Y DISPOSITIVO DE COMBUSTIÓN DOTADO DE DICHO CUERPO AERODINÁMICO.

Utilización de un cuerpo aerodinámico (1) en un proceso de combustión,

en el que una mezcla de combustible que fluye en una cámara de mezcla y reacción (4) entra en combustión, teniendo el cuerpo aerodinámico (1) un eje principal y estando dispuesto con su eje principal dentro de la cámara en la dirección del flujo y en el que la superficie externa del cuerpo aerodinámico (1) es generada por la rotación de la cara superior (11) de un perfil de ala de avión (15) alrededor de su cuerda de perfil (13)

La presente invención se refiere a la utilización de un cuerpo aerodinámico para influir en la dinámica de una corriente de flujo. La invención se refiere además a un dispositivo para la combustión de una mezcla de combustible que está dotado de un cuerpo aerodinámico de este tipo, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 12.

Los cuerpos aerodinámicos o deflectores se utilizan en diferentes sectores de la tecnología para desviar flujos o influir en su dinámica. En la tecnología de la combustión, por ejemplo, es conocido el disponer una superficie deflectora dentro de una cámara de reacción en la dirección de flujo de una mezcla de combustible para mejorar la distribución de la mezcla de la combustión. Una superficie deflectora de este tipo es utilizada en el documento WO 99/24756 para desviar la mezcla que debe ser quemada, alejándola de su dirección original de entrada y para distribuirla de la forma más simétrica posible dentro de la cámara de reacción, favoreciendo, de esta manera, la mezcla de los componentes individuales de la mezcla de combustible y, por lo tanto, asegurando su combustión rápida y completa. Las superficies deflectoras propuestas en dicho

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Un inconveniente de las superficies deflectoras de este tipo, es que como resultado de la desaceleración de os componentes de la mezcla de combustible, asociada con la desviación y a causa de que una parte de estos componentes son enviados nuevamente hacia las aberturas de entrada, no siempre es posible conseguir el flujo homogéneo deseado de la mezcla de combustión en aceleración hacia la abertura de salida de la cámara de reacción.

Además, se conoce por la solicitud publicada DE 21 53 817 OS un quemador para la combustión de materiales de desperdicio, en el que los materiales de desperdicio, junto con aire suministrado gradualmente, entran en la cámara de combustión en la que existe un llamado bulbo caliente. Este bulbo caliente es cónico y está dispuesto con su vértice en la dirección de la mezcla de combustión entrante y de forma coaxial con el eje especial de la cámara de combustión. Este bulbo caliente tiene una temperatura de 1200 a 1400ºC y lleva a cabo la combustión de las partes todavía no quemadas del material de desperdicio, tales como, por ejemplo, partículas sólidas que son difíciles de quemar. Este bulbo caliente puede también adoptar la forma de un anillo.

Un anillo caliente de este tipo, según la solicitud publicada DE 21 53 817 OS tiene una influencia negativa en la dinámica del flujo en la cámara de combustión por las razones indicadas anteriormente.

El documento FR-A-1 595 670 da a conocer un aparato insertado en una caldera para la combustión de una mezcla

de combustible, que tiene una cámara de mezcla y de

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reacción y un cuerpo aerodinámico dispuesto con su eje principal dentro de la cámara en la dirección de flujo para intercambio calorífico y/o para crear turbulencia.

Partiendo de esta serie de problemas, la presente invención se propone dar a conocer un cuerpo aerodinámico que tiene una influencia generalmente positiva en la dinámica de flujo para diferentes aplicaciones y hace posible, en particular igualar el flujo y la velocidad de control de flujo. El cuerpo aerodinámico está destinado especialmente a su utilización en la combustión de una mezcla de combustible.

Este objetivo se consigue, de acuerdo con la invención, por la utilización de un cuerpo aerodinámico en un proceso de combustión, según la reivindicación 1. Un aparato de combustión, de acuerdo con la invención, se describe en la reivindicación 12. Realizaciones ventajosas resultarán de las reivindicaciones dependientes respectivas y de la descripción siguiente.

Para los objetivos de la presente invención, la expresión “perfil de ala” significa un perfil que sustancialmente corresponde a la cara superior de la sección transversal de un ala de un avión. Un perfil de ala simétrico, en rotación, puede ser generado, por lo tanto, haciendo girar un perfil de ala de avión alrededor de su cuerda. El cuerpo aerodinámico, utilizado, de acuerdo con la invención, puede corresponder entonces a un perfil de ala simétrico de este tipo. Puede ser ventajoso realizar el cuerpo aerodinámico variable en su geometría. Para ello, el

cuerpo aerodinámico puede quedar realizado mediante una

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serie de partes que son intercambiables a efectos de poder adaptar parámetros geométricos, tales como el diámetro o la longitud a situaciones cambiantes. También es posible diseñar un cuerpo aerodinámico que es dinámicamente variable en su geometría.

En un cuerpo aerodinámico con simetría en rotación completa, en el caso de un fluido que circule en paralelo al eje de rotación, los tiempos de flujo a lo largo de la superficie del cuerpo aerodinámico son los mismos. En un perfil de ala existen dos puntos de estancamiento, encontrándose el punto frontal de estancamiento en el extremo romo y el punto de estancamiento posterior está situado en el borde agudo posterior del perfil. Es ventajoso disponer el cuerpo aerodinámico en el flujo, de manera que el punto de estancamiento posterior esté situado en sentido descendente.

En una disposición de este tipo, durante el flujo desde el punto de estancamiento frontal al punto de estancamiento posterior, la velocidad del flujo aumenta en comparación con la velocidad del flujo en ausencia de un cuerpo aerodinámico. Las fuerzas de elevación que tienen lugar, del tipo que se conocen con los perfiles de ala, se anulan entre sí a causa de la simetría de la disposición.

Además, en la utilización, según la invención, el cuerpo aerodinámico simétrico en rotación que se ha mencionado puede ser utilizado para generar un flujo laminar. A causa de la simetría en rotación, las partículas de fluido que salen del punto de estancamiento frontal

alcanzan el punto de estancamiento posterior en el borde

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agudo posterior del perfil al mismo tiempo, de manera que se obtiene flujo laminar. Al mismo tiempo, la velocidad de flujo aumenta en comparación con la velocidad sin un cuerpo aerodinámico, dado que existe una reducción de la presión sobre la cara superior (lado de succión) de un perfil de ala.

El incremento en la velocidad de flujo al introducir el cuerpo aerodinámico se puede utilizar para crear un efecto de succión, a efectos de acelerar un fluido y/o las partículas transportadas por un fluido en la dirección de flujo y/o para introducir (succionarlas) en la corriente del flujo. Por ejemplo, se pueden disponer aberturas de alimentación para partículas sólidas en la parte de arriba, cuyas partículas son succionadas hacia dentro de la corriente de flujo automáticamente como resultado del antes mencionado efecto de succión.

Otra utilización de un cuerpo aerodinámico simétrico en rotación en la utilización, según la invención, es una superficie de impacto, particularmente en una corriente de fluido que transporta partículas de sólido y/o líquido.

Por el término fluido se comprende un medio gaseoso o líquido o una mezcla de medios líquido y gaseoso. Los fluidos de este modo pueden transportar partículas en su corriente de flujo, cuyas partículas tienen un estado sólido o líquido agregado. Las mezclas de combustible consisten frecuentemente, por ejemplo, en un líquido combustible que contiene componentes altamente viscosos (líquidos) o sólidos de baja capacidad de combustión. Los

gases de combustión que transportan líquidos atomizados y/o

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partículas sólidas, se utilizan también como mezclas combustibles.

Si un fluido que transporta partículas sólidas y/o líquidas choca con un cuerpo aerodinámico simétrico en rotación, las partículas son desviadas dependiendo de la velocidad de flujo y del impacto. Esto puede ser utilizado para atomizar y descomponer cualesquiera gotas de líquido o partículas altamente viscosas transportadas o para disgregar partículas sólidas. No obstante, también es posible utilizar este efecto para separación. Por ejemplo, las partículas desviadas en dirección radial permanecen adheridas a una pared (o similar) y, por lo tanto, son separadas del resto de...

1. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1) en un proceso de combustión, en el que una mezcla de combustible que fluye en una cámara de mezcla y reacción (4) entra en combustión, teniendo el cuerpo aerodinámico (1) un eje principal y estando dispuesto con su eje principal dentro de la cámara en la dirección del flujo y en el que la superficie externa del cuerpo aerodinámico (1) es generada por la rotación de la cara superior (11) de un perfil de ala de avión (15) alrededor de su cuerda de perfil (13).

2. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cuerpo aerodinámico (1) es variable en su geometría.

3. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, para producir un flujo laminar.

4. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, por la colocación del cuerpo aerodinámico (1) con su eje principal en la dirección de flujo en una sección de flujo que por lo demás es libre, para la generación de un efecto de succión en la dirección del flujo.

5. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, como cambiador de calor al colocar un cuerpo aerodinámico (1) conductor de calor en un flujo que tiene un gradiente de temperatura.

6. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el punto de

estancamiento posterior (3) del cuerpo aerodinámico (1) está dispuesto en sentido descendente.

7. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, según la reivindicación 6, como superficie de impacto para la mezcla de combustible entrante.

8. Utilización, según la reivindicación 7, para como mínimo una separación, distribución, atomización y disminución de componentes gaseosos, líquidos y sólidos, respectivamente, presentes en la mezcla de combustible.

9. Utilización, según la reivindicación 7 u 8, para

10. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), según la reivindicación 1 ó 2, o según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9 para acelerar el flujo de la mezcla de combustible y de los productos de combustión en la cámara de mezcla y reacción (4) hacia una abertura de salida de la cámara.

11. Utilización de un cuerpo aerodinámico (1), según la reivindicación 1 ó 2, o según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10 como cambiador de calor para precalentamiento de la mezcla de combustible.

12. Aparato para la combustión de una mezcla de combustible, comprendiendo el aparato una cámara de mezcla y reacción (4) y un cuerpo aerodinámico (1) que tiene un eje principal y que está dispuesto con su eje principal

dentro de la cámara en la dirección de flujo, caracterizado porque la superficie externa del cuerpo aerodinámico (1) es generada por la rotación de la cara superior (11) de un perfil de ala de avión (15) alrededor de su cuerda de

5 perfil (13).

13. Aparato, según la reivindicación 12, caracterizado porque la cámara de mezcla y reacción (4) tiene una sección inferior cilíndrica (5), cuya sección es adyacente a una sección cónica (6) siendo adyacente esta última a un cabezal (7) de forma similar a un hiperboloide, que tiene una sección transversal que se ensancha, que termina en una abertura de salida (8).

14. Aparato, según la reivindicación 13, caracterizado porque el cuerpo aerodinámico (1) está dispuesto con su eje principal sobre el eje principal de la cámara de mezcla y reacción (4), particularmente de forma variable.