SISTEMA DE CALENTAMIENTO DE AGUA EN UNA CALDERA Y CALDERA PARA SU REALIZACION.

Sistema de calentamiento de agua en una caldera y caldera para su realización.

En el sistema tanto el colector superior, como el colector inferior presentan dos zonas contenedoras de cámaras de agua. La zona del colector superior (5) se divide en dos cámaras (7, 8) principales que interiormente conforman una de las embocaduras de la cámara de combustión en la que se aloja el quemador. La primera zona del colector inferior (6) solo tiene una cámara principal (9) sin subdividir. La segunda zona de ambos colectores presenta una pluralidad de cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) aisladas entre sí. Las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a) del colector superior están fluídicamente conectadas con las cámaras secundarias (1b, 2b, 3b, 4b) del colector inferior. El envío y el reenvío del agua de retorno de cada una de las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) de un colector al otro colector se realiza a través de tubos verticales (10) independientes. La invención comprende también una realización de una caldera para el calentamiento de agua.

Objeto de la invención La presente invención se refiere, conforme se indica en su enunciado, a un sistema de calentamiento de agua en una caldera, y a una caldera específica para su realización, que consiste en una caldera para agua caliente que, preferentemente, consiste en una del tipo de las que comprenden una cámara de combustión u hogar de tipo acuotubular vertical, en el que tanto el gas combustible como el aire comburente se introducen en el mismo a presión superior a la atmosférica.

Antecedentes de la invención Una caldera para agua caliente del tipo precitado comprende una caja sensiblemente paralelepipédica, en la cual están montados un hogar y un conjunto de tubos verticales que sirven de superficie de calefacción y de intercambio de calor entre el hogar y el agua a calentar que circula por los tubos, y que comprende además un colector superior y un colector inferior, en los cuales desembocan los extremos de dichos tubos, un conducto de llegada de agua de retorno a calentar y un conducto de impulsión de agua caliente, comprendiendo dicho hogar un quemador de gas que presenta un gran número de toberas orientadas horizontalmente hacia dichos tubos, existiendo un espacio entre unos tubos exteriores de dicho conjunto de tubos y la pared vertical de la caja para recoger por depresión los humos y gases quemados después de su paso por entre dichos tubos, siendo evacuados los humos por tiro forzado a través de una chimenea conectada a dicha pared de la caja por intermedio de un aspirador.

Calderas de este tipo son conocidas por las patentes FR 2.645.255 y ES 2.056.697, de las cuales la segunda constituye una mejora en la distribución de los tubos, que permite eliminar las gruesas disposiciones de aislamiento necesarias en la primera, pero reduce la superficie de fuego del quemador.

En todas ellas está presente el inconveniente de que el agua fría de retorno y el agua caliente se encuentran circulando en un mismo colector superior, lo que reduce el rendimiento térmico y la velocidad de calentamiento del agua.

Descripción de la invención Con el ánimo de aumentar especialmente el rendimiento térmico y la velocidad de calentamiento de las calderas para calentar agua, se ha adoptado la solución de eludir la mezcla del agua de retorno con el agua caliente previa a su impulsión, para lo cual

se ha desarrollado el objeto de la presente invención que comprende un sistema de calentamiento del agua para toda clase de usos y una realización preferente de una caldera que actúa de acuerdo con el citado sistema.

El sistema de calentamiento de agua en una caldera de acuerdo con el objeto de la invención consiste en que tanto el colector superior como el colector inferior se han diferenciado en dos zonas contenedoras de cámaras de agua, de las cuales la primera correspondiente al colector superior se divide en sendas cámaras principales, anterior y posterior (respecto a la orientación de la caldera representada en las figuras 3 y 4) , que conforman por su periferia interior una de las embocaduras de la cámara de combustión en la que se aloja el quemador, mientras que en la primera zona del colector inferior se constituye solo una cámara principal sin subdividir, al tiempo que en la segunda zona de ambos colectores se constituye una pluralidad de cámaras secundarias que, estando aisladas entre sí las comprendidas en un mismo colector, están conectadas entre sí las de un colector con las del otro de manera que el agua de retorno que entra en uno de los colectores pasa consecutiva y alternadamente de cada una de las cámaras secundarias del mismo a una de las cámaras secundarias del otro de los colectores, realizándose el envío y el reenvío del agua de retorno de cada una de las cámaras secundarias de un colector a una de las cámaras secundarias del otro colector a través de series independientes de tubos verticales.

Una característica de la invención la constituye el hecho de que las conducciones de entrada del agua de retorno y de impulsión del agua caliente se incorporan en el colector superior, desembocando la entrada de la conducción de agua de retorno en la primera de las cámaras secundarias de dicho colector superior previstas en el mismo y situada a mayor distancia de la cámara de combustión, mientras que la conducción de impulsión del agua caliente emerge de la cámara principal anterior del mentado colector superior.

Otra característica de la invención estriba en el hecho de que el agua de retorno que se introduce en la primera de las cámaras secundarias del colector superior, que es la más alejada de la cámara de combustión, y sale de la misma, a través de una serie de los tubos verticales, para introducirse en la cámara secundaria del colector inferior más alejada de la cámara de combustión, tras lo cual el agua de retorno, ligeramente calentada por el paso a través de los tubos verticales correspondientes, es reenviada a la cámara secundaria del colector superior que es inmediata a la citada primera cámara secundaria del mismo, y así sucesivamente hasta que el agua de retorno, una vez ha pasado por todas las cámaras secundarias de ambos colectores y se ha calentado por su paso a través de las series de tubos verticales, desemboca en la cámara principal posterior del colector superior para pasar, a través de los correspondientes tubos verticales inmediatos a la cámara de combustión, a la cámara principal anterior de donde emerge la conducción de impulsión del agua caliente.

Otra característica de la invención radica en el hecho de que las series de tubos verticales, que enlazan las cámaras secundarias de las segundas zonas de ambos colectores superior e inferior, se sitúan ortogonalmente al sentido de salida de los humos de la combustión captando la mayor parte del calor de los mismos.

Una caldera adecuada para la puesta en práctica del precedente sistema de calentamiento de agua, presenta la característica de que tanto el colector superior como el colector inferior se diferencian en una zona principal, que en el caso del

colector superior está dividida en una cámara anterior y una cámara posterior, y en el caso del colector inferior sin subdividir forma una cámara principal, y una zona secundaria, dividida en una pluralidad de cámaras secundarias conformadas por paredes transversales al plano vertical anterior y posterior de la caldera, estando 5 comunicadas las cámaras secundarias del colector superior mediante series de tubos verticales con las cámaras secundarias del colector inferior, de manera que sucesivamente están conectadas la primera cámara secundaria más alejada de la cámara de combustión del colector superior con la cámara secundaria inmediatamente más alejada de la cámara de combustión del colector inferior y ésta con la segunda cámara secundaria del colector superior inmediata a la citada primera de las cámaras secundarias, del mentado colector superior y así sucesivamente hasta llegar a la descarga de la última cámara secundaria del colector inferior, que es la más próxima de las cámara secundarias a la cámara de combustión, en la cámara principal posterior del colector superior.

Una característica de dicha caldera consiste en que las paredes de separación de las cámara secundarias de los colectores superior e inferior están atravesadas por la conducción de impulsión del agua caliente que se abre en el interior de la cámara principal anterior y está fijada en una pared que divide la zona principal en las cámaras principales anterior y posterior.

Otra característica de la invención reside en el hecho de que las series de tubos verticales están distribuidos al tresbolillo y contenidos en planos verticales que son perpendiculares al plano vertical anterior y posterior de la caldera.

Finalmente, otra característica de la invención se contempla en el hecho de que las cámaras principales anterior y posterior del colector superior configuran la embocadura superior de la cámara de combustión, mientras que el colector inferior configura una cámara principal que dispone de una pared superior de material resistente a la acción del quemador que constituye el fondo de la cámara de combustión.

Para facilitar la comprensión de las ideas expuestas, dando a conocer al mismo tiempo diversos detalles de orden constructivo, se describe seguidamente una forma de realización de la presente invención haciendo referencia a los dibujos que acompañan esta memoria, los cuales, dado su fin primordialmente ilustrativo, deberán ser interpretados como desprovistos de todo alcance limitativo respecto a la amplitud de la protección legal que se solicita. En los dibujos:

Figura 1, representa, esquemáticamente funcional, el sistema de calentamiento de agua en una...

1. -Sistema de calentamiento de agua en una caldera, concretamente un sistema de aplicación en una caldera de tipo acuotubular vertical con cámara de combustión vertical, que dispone de un colector superior (5) y de un colector inferior (6) que, por una parte, están en comunicación mutua mediante los tubos verticales (10) sometidos al calor directo e indirecto del quemador alojado en dicha cámara de combustión,

según la distancia de su posicionado con respecto a dicho quemador, y, por otra parte, el colector superior (5) está conectado a las conducciones de retorno (15) del agua fría y de impulsión del agua caliente (16) , caracterizado porque tanto el colector superior

(5) como el colector inferior (6) se han diferenciado en dos zonas contenedoras de cámaras de agua, de las cuales la primera correspondiente al colector superior (5) se 15 divide en sendas cámaras principales, anterior (7) y posterior (8) , que conforman por su periferia interior una de las embocaduras de la cámara de combustión en la que se aloja el quemador, mientras que en la primera zona del colector inferior (6) se constituye solo una cámara principal (9) sin subdividir, al tiempo que en la segunda zona de ambos colectores (5, 6) se constituye una pluralidad de cámaras secundarias 20 (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) que, estando aisladas entre sí las comprendidas en un mismo colector (5, 6) , están conectadas entre sí las de un colector (5, 6) con las del otro de manera que el agua de retorno (15) que entra en uno de los colectores (5, 6) pasa consecutiva y alternadamente de cada una de las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) del mismo a una de las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a;

1b, 2b, 3b, 4b) del otro de los colectores, realizándose el envío y el reenvío del agua de retorno (15) de cada una de las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) de un colector (5, 6) a una de las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) del otro colector (5, 6) a través de series independientes de tubos verticales (10) .

2. -Sistema de calentamiento de agua en una caldera, según la reivindicación anterior, caracterizado porque las conducciones de entrada del agua de retorno (15) y de impulsión del agua caliente (16) se incorporan en el colector superior (5) , desembocando la entrada de la conducción de agua de retorno (15) en la primera de

las cámaras secundarias (1a) de dicho colector superior (5) previstas en el mismo y situada a mayor distancia de la cámara de combustión, mientras que la conducción de impulsión del agua caliente (16) emerge de la cámara principal anterior (7) del mentado colector superior (5) .

3. -Sistema de calentamiento de agua en una caldera, según la reivindicación 1, caracterizado porque las series de tubos verticales (10) , que enlazan las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) de las segundas zonas de ambos colectores superior (5) e inferior (6) , se sitúan ortogonalmente al sentido de salida de los humos de la combustión captando la mayor parte del calor de los mismos.

4. – Caldera para el calentamiento de agua, concretamente una caldera de tipo acuotubular vertical con cámara de combustión vertical, que dispone de un colector superior (5) y de un colector inferior (6) que, por una parte, están en comunicación 15 mutua mediante series de tubos verticales (10) sometidos al calor del quemador alojado en dicha cámara de combustión y, por otra parte, el colector superior (5) está conectado a las conducciones de retorno (15) del agua fría y de impulsión del agua caliente (16) , caracterizada porque tanto el colector superior (5) como el colector inferior (6) se diferencian en una zona principal, que en el caso del colector superior 20 está dividida en una cámara anterior (7) y una cámara posterior (8) , y en el caso del colector inferior (6) sin subdividir forma una cámara principal (9) , y una zona secundaria, dividida en una pluralidad de cámara secundarias (1a, 2a, 3a, 4a) conformadas por paredes transversales al plano vertical anterior y posterior de la caldera, estando comunicadas las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a) del colector 25 superior (5) mediante series de tubos verticales (10) con las cámara secundarias (1b, 2b, 3b, 4b) del colector inferior (6) , de manera que sucesivamente están conectadas la primera cámara secundaria (1a) más alejada de la cámara de combustión del colector superior (5) con la cámara secundaria (1b) inmediatamente más alejada de la cámara de combustión del colector inferior (6) y ésta con la segunda cámara secundaria (2a)

del colector superior (5) inmediata a la citada primera de las cámaras secundarias (1a) , del mentado colector superior (5) y así sucesivamente hasta llegar a la descarga de la última cámara secundaria (4b) del colector inferior (6) , que es la más próxima de las cámaras secundarias (1a, 2a, 3a, 4a; 1b, 2b, 3b, 4b) a la cámara de combustión, en la cámara principal posterior (8) del colector superior (5) .

5. – Caldera para el calentamiento de agua, según la reivindicación anterior,

caracterizada porque las paredes de separación de las cámaras secundarias de los colectores superior e inferior (5, 6) están atravesadas por la conducción de impulsión del agua caliente (16) que se abre en el interior de la cámara principal anterior (7) y está fijada en una pared que divide la zona principal en las cámaras principales anterior (7) y posterior (8) .

6. – Caldera para el calentamiento de agua, según la reivindicación 4, caracterizada porque las series de tubos verticales (10) están distribuidos al tresbolillo y contenidos en planos verticales que son perpendiculares al plano vertical anterior y posterior de la caldera.

7. – Caldera para el calentamiento de agua, según la reivindicación 4, caracterizada porque las cámaras principales anterior (7) y posterior (8) del colector superior (5) configuran la embocadura superior de la cámara de combustión, mientras que el colector inferior (6) configura una cámara principal (9) que dispone de un pared

superior de material resistente a la acción del quemador que constituye el fondo de la cámara de combustión.