Caldera.

Caldera (1) que comprende una cámara (3) de combustión asociada con un quemador (4);

un intercambiador (5) de calor primario para transferir calor de los humos producidos en la cámara (3) de combustión a un fluido de calentamiento; un ventilador (7) para hacer circular dichos humos; y un intercambiador (8) de calor de condensación secundario para recuperar el calor de condensación latente de dichos humos; comprendiendo dicho intercambiador (8) de calor secundario una tubería (23) enrollada para formar un conducto (24) en espiral que se extiende a lo largo de un eje (A) y en el que circula dicho fluido de calentamiento; y una carcasa (25) que tiene una cámara (26) sustancialmente cilíndrica que aloja la tubería (23) y en la que dichos humos fluyen por el exterior de dicha tubería (23); teniendo dicha tubería (23) un conjunto (29) de aletas externo y un espacio (28) definido por las vueltas (27) de la tubería (23) y alojando un elemento (53) deflector mediante el que los humos que fluyen dentro de dicha cámara (26) se dirigen sobre el conjunto (29) de aletas de la tubería (23);

estando la caldera caracterizada porque el ventilador (7) y el intercambiador (8) de calor secundario están ubicados uno al lado del otro en la parte superior de la cámara (3) de combustión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2003/000722.

Solicitante: RIELLO S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Ing. Pilade Riello 7 37048 Legnago ITALIA.

Inventor/es: BOTTARLINI,GIUSEPPE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F04D27/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04D BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección de combustible para motores F02M; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo especialmente adaptadas para fluídos compresibles.
  • F04D27/02 F04D […] › F04D 27/00 Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo especialmente adaptadas para fluídos compresibles. › Control del embalamiento.
  • F24H1/00 F […] › F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24H CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA O DE AIRE, QUE TIENEN MEDIOS PARA PRODUCIR CALOR, EN GENERAL (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor C09K 5/00; hornos de cracking térmico no catalítico C10G 9/20; dispositivos, p. ej. válvulas, para ventilación o aireación de recintos F16K 24/00; purgadores de agua de condensación o dispositivos análogos F16T; producción de vapor F22; aparatos de combustión F23; estufas domésticas u hornillas F24B, F24C; sistemas de calefacción doméstica o de otros lugares F24D; hornos, hornos de cuba, retortas F27; cambiadores de calor F28; dispositivos o elementos de calentamiento eléctrico H05B). › Calentadores de agua que tienen medios para producir calor, p. ej. caldera, calentador de agua instantáneo, calentador de agua por acumulación térmica (F24H 7/00, F24H 8/00 tienen prioridad; partes constitutivas F24H 9/00; calderas de vapor F22B; estufas u hornillas de uso doméstico con medios adicionales para calentar agua F24B 9/00, F24C 13/00).
  • F24H1/44 F24H […] › F24H 1/00 Calentadores de agua que tienen medios para producir calor, p. ej. caldera, calentador de agua instantáneo, calentador de agua por acumulación térmica (F24H 7/00, F24H 8/00 tienen prioridad; partes constitutivas F24H 9/00; calderas de vapor F22B; estufas u hornillas de uso doméstico con medios adicionales para calentar agua F24B 9/00, F24C 13/00). › combinaciones de dos o más de los tipos cubiertos por los grupos F24H 1/24 - F24H 1/40.
  • F24H8/00 F24H […] › Calentadores de fluidos que tienen medios de producción de calor especialmente concebidos para extraer por condensación el calor latente de los humos.

PDF original: ES-2382915_T3.pdf

 

Caldera.

Fragmento de la descripción:

Caldera La presente invención se refiere a una caldera, en particular a una caldera de calentamiento por gas montada en la pared que tiene un quemador de aspiración, un intercambiador de calor primario, un intercambiador de calor de condensación secundario y un ventilador interpuesto entre los dos intercambiadores de calor.

Antecedentes de la técnica En las calderas de calentamiento, particularmente las de tipo por gas montadas en la pared, se conocen las denominadas calderas de condensación que comprenden una cámara de combustión asociada con un quemador de premezcla de aire/gas, un ventilador para conducir la mezcla de aire-gas al quemador y un intercambiador de calor que, además de transferir calor de los humos a un fluido de calentamiento (agua) , comprende una sección de condensación para recuperar el calor de condensación latente de los humos.

A partir de la solicitud de patente europea EP-A-0945688, también se conoce una caldera que comprende dos intercambiadores de calor separados dispuestos en serie a lo largo del trayecto de humo: un intercambiador de calor primario para transferir calor de los humos al fluido de calentamiento y un intercambiador de calor secundario en el que se condensa el vapor en los humos.

Además, el documento DE29904232-U da a conocer una caldera según el preámbulo de la reivindicación 1 que tiene un intercambiador de calor primario y uno secundario; el intercambiador de calor secundario comprende una tubería en espiral.

Aunque proporcionan un grado bastante alto de eficacia, las calderas conocidas anteriores aún dejan espacio para una mejora adicional en términos tanto de eficacia como, sobre todo, de complejidad de diseño. De hecho, los intercambiadores de calor actualmente usados en las solicitudes indicadas son bastante complejos y voluminosos, lo que por tanto también se aplica a las calderas relativas.

Además, el nivel alto de eficacia de las calderas de condensación actualmente disponibles se logra usando quemadores de premezcla de aire/gas, al contrario de los quemadores atmosféricos de aspiración simples que son más sencillos, más baratos y más silenciosos.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar una caldera, en particular una caldera de condensación, que proporcione un nivel alto de eficacia, sea compacta, y al mismo tiempo económica y fácil de producir.

La presente invención por tanto se refiere a una caldera según se define en la reivindicación 1 adjunta.

El diseño específico del intercambiador de calor secundario, que tiene una estructura extremadamente compacta combinada con un alto grado de eficacia térmica, contribuye a una caldera extremadamente compacta en su totalidad, mientras que al mismo tiempo garantiza un alto grado de eficacia global. La eficacia global de la caldera según la invención, de hecho, no sólo es muy superior a la de las calderas de no condensación convencionales, sino también, con el mismo sistema de combustión, es decir, de alimentación de quemador, a la de las calderas de condensación conocidas. Más específicamente, la caldera según la invención proporciona un alto grado de eficacia incluso usando un quemador atmosférico de regulación de aire/gas de aspiración, y sustancialmente la misma eficacia que las calderas de condensación conocidas que presentan quemadores de premezcla de alto coste más complejos con un nivel alto de ruido.

En otras palabras, al usar un quemador atmosférico de aspiración, la caldera según la invención proporciona una eficacia comparable a la de las calderas de condensación que presentan quemadores de premezcla, mientras que también se mantienen niveles bajos de emisión de agentes contaminantes de CO y Nox. Se obtienen resultados (emisiones bajas de agentes contaminantes y alta eficacia) , a diferencia de las calderas de condensación conocidas, usando un quemador atmosférico de aspiración al contrario de un quemador de premezcla.

Evitar el uso de quemadores de premezcla, mientras que aún se logran niveles de alta eficacia, también permite reducir emisiones acústicas (normalmente altas en calderas de premezcla) , así como el coste global de la caldera.

Se conocen calderas que presentan sensores de flujo combinados con sistemas de seguridad y/o regulación, por ejemplo, a partir de la solicitud de patente FRA-A-2687212, en las que se corta el suministro de gas al quemador de la caldera cuando un sensor de flujo detecta que el flujo es nulo en el conducto de escape de humo. El sensor comprende un conmutador de presión diferencial conectado a dos salidas de presión ubicadas en el conducto de escape de humo, aguas abajo del ventilador de circulación de humo. Los sistemas conocidos de este tipo tienen el inconveniente de fallar a la hora de garantizar una estabilidad adecuada de las señales de presión suministradas al conmutador de presión, particularmente en el caso de un mal funcionamiento, y principalmente debido a la ubicación de las salidas de presión.

El problema tampoco se resuelve completamente de manera satisfactoria por la solución ilustrada en la solicitud de patente EP-A-1130319, en la que las salidas de presión están ubicadas de manera genérica, al contrario de en posiciones precisas, dentro de la caja del ventilador, de modo que las señales recogidas se ven fuertemente afectadas por las corrientes de recirculación, turbulencia, etc.

Por otro lado, al seleccionar ubicaciones de salida de presión específicas, según la invención, el funcionamiento del sensor no se ve afectado por corrientes internas de recirculación o turbulencia que puedan conducir a señales erróneas, y se logra un alto grado de estabilidad de las señales de presión suministradas al sensor, de modo que el funcionamiento del sensor es más preciso y fiable. Además, la ubicación de las salidas de presión según la invención reduce enormemente las pérdidas de carga en el flujo generado por el ventilador, sobre el que las salidas de presión tienen un efecto insignificante.

Breve descripción de los dibujos Se describirá una realización de la presente invención a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

las figuras 1 y 2 muestran, respectivamente, una vista esquemática simplificada y una vista global en perspectiva, con parte retiradas por motivos de claridad, de una caldera según la invención;

la figura 3 muestra una vista en despiece ordenado de un intercambiador de calor de condensación usado en la caldera de las figuras 1 y 2;

las figuras 4 y 5 muestran, respectivamente, una vista global y una vista en despiece ordenado de un primer detalle del intercambiador de calor de la figura 3;

las figuras 6 y 7 muestran, respectivamente, una vista global y una vista en despiece ordenado de un segundo detalle del intercambiador de calor de la figura 3;

la figura 8 muestra una vista parcialmente en despiece ordenado en perspectiva de un ventilador que forma parte de la caldera de las figuras 1 y 2;

las figuras 9 y 10 muestran, respectivamente, una vista frontal y una vista lateral del ventilador de la figura 8;

la figura 11 muestra una sección a lo largo de la línea XI-XI en la figura 10;

la figura 12 muestra una sección de un tubo de Venturi que forma parte del ventilador de la figura 8.

Mejor modo para llevar a cabo la invención Con referencia a las figuras 1 y 2, una caldera 1, en particular una caldera de calentamiento de condensación montada en la pared, comprende una caja 2 estanca al aire, en la que están alojados una cámara 3 de combustión asociada con un quemador 4 de gas; un intercambiador 5 de calor primario para transferir calor de los humos en la cámara 3 de combustión a un fluido de calentamiento que circula en un circuito 6 conocido (mostrado sólo parcialmente en la figura 1 por motivos de simplicidad) ; un ventilador 7 de circulación de humo; y un intercambiador 8 de calor de condensación secundario para recuperar el calor de condensación latente de los humos. El intercambiador 5 de calor primario, el ventilador 7 y el intercambiador 8 de calor secundario están dispuestos en serie con la cámara 3 de combustión a lo largo de un trayecto de humo.

La cámara 3 de combustión se define por un alojamiento 9 cerrado estanco al aire con respecto a la caja 2, y que aloja un quemador 4 y un intercambiador 5 de calor primario. El alojamiento 9 comprende un cuerpo prismático de base sustancialmente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Caldera (1) que comprende una cámara (3) de combustión asociada con un quemador (4) ; un intercambiador (5) de calor primario para transferir calor de los humos producidos en la cámara (3) de combustión a un fluido de calentamiento; un ventilador (7) para hacer circular dichos humos; y un intercambiador (8) de calor de condensación secundario para recuperar el calor de condensación latente de dichos humos; comprendiendo dicho intercambiador (8) de calor secundario una tubería (23) enrollada para formar un conducto (24) en espiral que se extiende a lo largo de un eje (A) y en el que circula dicho fluido de calentamiento; y una carcasa (25) que tiene una cámara (26) sustancialmente cilíndrica que aloja la tubería (23) y en la que dichos humos fluyen por el exterior de dicha tubería (23) ; teniendo dicha tubería (23) un conjunto (29) de aletas externo y un espacio (28) definido por las vueltas (27) de la tubería (23) y alojando un elemento (53) deflector mediante el que los humos que fluyen dentro de dicha cámara (26) se dirigen sobre el conjunto (29) de aletas de la tubería (23) ;

estando la caldera caracterizada porque el ventilador (7) y el intercambiador (8) de calor secundario están ubicados uno al lado del otro en la parte superior de la cámara (3) de combustión.

2. Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho conjunto (29) de aletas comprende varias aletas (30) sustancialmente anulares que sobresalen radialmente de una superficie lateral externa de la tubería (23) y sustancialmente de manera transversal a la tubería (23) .

3. Caldera según la reivindicación 2, caracterizada porque dichas aletas (30) sustancialmente entran en contacto con una superficie lateral interna de dicha cámara (26) y una superficie lateral externa de dicho 20 elemento (53) deflector.

4. Caldera según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho ventilador (7) está ubicado a lo largo de un trayecto de dichos humos entre el intercambiador (5) de calor primario y el intercambiador (8) de calor secundario.

5. Caldera según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cámara (3) de combustión

tiene una pared (12) superior con forma de tejado a dos aguas que tiene dos lados (23, 14) inclinados; estando ubicados el ventilador (7) y el intercambiador (8) de calor secundario en la parte superior de lados (13, 14) respectivos.

6. Caldera según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha carcasa (25) se define por dos mitades (31, 32) unidas de manera estanca a los fluidos para definir dicha cámara (26) .

30 7. Caldera según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende dos conjuntos (58, 59) de conexión ubicados en extremos (54, 55) respectivos de dicha tubería (23) y porque comprende medios de sellado primeros (69, 79) y segundos (71, 81) respectivos para conectar dichos extremos (54, 55) de manera estanca a los fluidos a un circuito (6) de fluido de calentamiento y la carcasa (25) respectivamente.

35 8. Caldera según la reivindicación 7, caracterizada porque cada uno de dichos conjuntos (58, 59) de conexión comprende un adaptador (64, 74) conectado a un extremo (54, 55) respectivo de la tubería (23) ; un primer sello (69, 79) que actúa conjunta y radialmente en el exterior y de manera estanca a los fluidos con una parte respectiva de la carcasa (25) ; y un segundo sello (71, 81) que actúa conjunta y radialmente en el interior y de manera estanca a los fluidos con una parte (56, 57) de extremo respectiva de la tubería (23) .

40 9. Caldera según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ventilador (7) comprende una voluta (101) que aloja un rodete (108) ; y un sensor (113) de flujo o presión, que comprende salidas (115, 116) de presión ubicadas dentro de la voluta (101) , aguas abajo del rodete (108) , y está conectado a una unidad (17) de control para controlar el quemador (4) ; ubicándose una primera salida (115) de presión en una zona sustancialmente laminar del flujo generado por el rodete (108) dentro de la voluta (101) .

45 10. Caldera según la reivindicación 9, caracterizada porque dicha primera salida (115) de presión comprende un tubo (117) de Venturi que se extiende a lo largo de un eje sustancialmente paralelo a la dirección de dicho flujo.

11. Caldera según la reivindicación 10, caracterizada porque dicho tubo (117) de Venturi se extiende tangencialmente dentro de la voluta (101) .

50 12. Caldera según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque dicho tubo (117) de Venturi está ubicado cerca de una pared (103) lateral de la voluta (101) .

13. Caldera según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque comprende una parte (106) de entrega sustancialmente recta ubicada tangencialmente con respecto a la voluta (101) ; alojándose dicho tubo (117) de Venturi dentro de dicha parte (106) de entrega y extendiéndose a lo largo de un eje sustancialmente paralelo a dicha parte (106) de entrega.

14. Caldera según la reivindicación 13, caracterizada porque dicho tubo (117) de Venturi está alojado dentro de dicha parte (106) de entrega adyacente y sustancialmente paralelo a un lado (107) de dicha parte (106) de entrega.

15. Caldera según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque una segunda salida (116) de presión está ubicada en una zona turbulenta de dicho flujo.

16. Caldera según la reivindicación 15, caracterizada porque dicha segunda salida (116) de presión comprende una sonda (124) tubular colocada a través de una pared (103) lateral de la voluta (101) y que se extiende dentro de la voluta (101) en una dirección sustancialmente de manera transversal a dicho flujo.


 

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