Sistema quemador auto-limpiable para calentadores y quemadores.

Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a), que comprende: por lo menos un quemador (11;

30c) en el que la combustión se produce normalmente en el exterior del quemador (11, 30c); en un extremo distal del mismo

una primera válvula (15; 32) para la conexión a una fuente de combustible, y un primer tubo (12; 34) que tiene por lo menos un orificio de control de combustible (13; 36) cerca de una parte de descarga del primer tubo (12; 34), y el por lo menos un quemador (11; 30c), en el que el primer tubo (12; 34) está conectado a la primera válvula (15; 32); una segunda válvula (24; 33) conectada en serie o en paralelo a la primera válvula (15; 32) y un tubo de deslizamiento conectado a la segunda válvula (24; 33), comprendiendo el tubo de deslizamiento un extremo proximal y un extremo distal posicionados cerca de la parte de descarga del primer tubo (12; 34), comprendiendo el tubo de deslizamiento un gran número de orificios (26c) a lo largo del tubo de deslizamiento desde una posición cerca del extremo proximal (26a) al extremo distal (26b), una fuente de ignición (27; 37a) dispuesta cerca del extremo proximal del tubo de deslizamiento (26; 39); y un controlador (19; 30b) para controlar una operación del sistema quemador auto-limpiable, en el que el controlador (19; 30b) está configurado para abrir la primera válvula (15; 32) y activar la fuente de ignición, el controlador está configurado, además, para abrir la segunda válvula durante un breve período de tiempo para suministrar combustible al tubo de deslizamiento y admitir una llama formada a lo largo de la longitud de la superficie exterior del tubo de deslizamiento hacia el extremo proximal del por lo menos un quemador.

Sistema quemador auto-limpiable para calentadores y quemadores.

CAMPO TÉCNICO

El campo técnico de la invención es quemadores y aparatos que utilizan quemadores, tales como calentadores, estufas, freidoras y hornos, y otros recipientes para calentar objetos.

ANTECEDENTES

Los quemadores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones para calentar agua, calentar viviendas, calentar alimentos y, de una manera más general, para generar y utilizar calor. En la vida cotidiana se utiliza una gran variedad de quemadores, incluyendo calentadores de agua, estufas, hornos, calentadores ambientales, calentadores de procesos, freidoras u otros, etcétera, pero sin limitarse a estos. Uno de los problemas en común con todos los quemadores es que el residuo tiende a acumularse en las superficies de los quemadores y piezas asociadas.

Por lo general hay poca acumulación en zonas de los quemadores que se ponen muy calientes, tales como la cámara de combustión. Existen, además, muchos quemadores que ellos mismos no se calientan mucho, como un Venturi que combina combustible y aire en una mezcla de combustible/aire para la combustión justo en el exterior del quemador. Sin embargo, las partes circundantes, tales como las que suministran combustible y oxígeno, son susceptibles de acumulación de depósitos indeseables. El problema se describe en un artículo publicado por la American Gas Association (AGA) Labs en 1960, titulado "Minimizing Lint Stoppage of Atmospheric Gas Burner Ports". Las soluciones propuestas incluyen filtrar el aire de entrada y operar el quemador a una temperatura suficientemente alta para que el lado de acumulación de pelusa del puerto de entrada del quemador se mantenga lo suficientemente caliente para incinerar la pelusa entrante cuando llega al puerto. Véase páginas 9-10 del informe AGA.

Por ejemplo, en un quemador de tipo Venturi atmosférico típico que utiliza gas natural (principalmente metano) , un volumen determinado de combustible puede requerir tanto como diez volúmenes de aire para una combustión adecuada. Esto significa que un gran volumen de aire no filtrado puede pasar a través del Venturi, u otro quemador, y puede significar que muchos contaminantes en el aire puedan tener la oportunidad de acumular suciedad, pelusa, u otro residuo indeseable.

Los quemadores atmosféricos típicos, e incluso muchos quemadores de tiro forzado, no utilizan aire filtrado. Por lo tanto, a través del quemador pasará un volumen muy grande de aire y puede incluir muchas impurezas. Por ejemplo, en la cocina de casa o en un restaurante, el aire puede incluir cantidades muy pequeñas de pelusa, polvo, partículas, vapores de alimentos, vapores de aceite, vapores de grasa, y similares. Aunque la concentración de dichos contaminantes es pequeña, su efecto acumulativo durante períodos de tiempo puede ser grande. Estos contaminantes pueden depositarse en superficies exteriores e interiores de un quemador, tal como la tubería de entrada, el exterior del quemador, el interior de un Venturi, y similares.

Una alerta a propietarios y operarios reconocerá la necesidad de limpiar estas superficies con el fin de mantener despejadas las vías para combustible y aire u oxígeno. Unos quemadores limpios naturalmente tienden a funcionar con una mayor eficiencia y serán más eficaces en la transferencia de calor del quemador a la carga u objeto (s) que está (n) siendo calentado (s) . Si el propio quemador pudiera limpiarse, esto aliviaría a propietarios y operarios de la necesidad de tener que detener las operaciones de calentamiento para limpiar los quemadores. También sería de ayuda para asegurar que el quemador funciona a un alto estado de eficiencia y, por lo tanto, por lo menos ahorraría potencialmente energía y costes de energía.

En JP05010506A y GB-A-2 149 082 se describe técnica anterior relacionada.

BREVE DESCRIPCIÓN

Una realización de nuestra invención es un sistema quemador auto-limpiable de acuerdo con la reivindicación 1

Otra realización es un procedimiento para limpiar un quemador utilizando un sistema quemador auto-limpiable en el cual la combustión tiene lugar normalmente fuera del quemador. El procedimiento incluye las etapas de proporcionar una pequeña cantidad de combustible a un tubo de deslizamiento cerca de por lo menos el extremo proximal del quemador, encender el combustible utilizando una fuente de ignición, controlar la combustión de combustible para limpiar el interior del por lo menos un quemador, y permitir que se extinga la combustión y permitir que el por lo menos un quemador se enfríe.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista en despiece de una realización de un sistema quemador auto-limpiable; La figura 2 es una vista esquemática de una segunda realización; La figura 3 es una vista en planta de una placa frontal útil en quemadores; La figura 4 es una vista en planta de una arandela útil en quemadores; La figura 5 es una vista lateral de una realización de quemadores útiles en realizaciones de la presente invención; Las figuras 6-7 son vista en planta y en sección transversal de una realización; y Las figuras 8-9 son diagramas de flujo para procedimientos que utilizan un sistema quemador auto-limpiable.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS Y LAS REALIZACIONES ACTUALMENTE PREFERIDAS

Hay muchas realizaciones de la presente invención que se utilizan eficientemente y fácilmente en la construcción de quemadores auto-limpiables y en la adaptación de los quemadores existentes a quemadores auto-limpiables. La figura 1 es una vista en despiece de una realización. El sistema quemador auto-limpiable 10 de la figura 1 incluye por lo menos un quemador 11, adecuado para quemar combustibles gaseosos, tal como gas natural (principalmente metano) y gas LP. Un ejemplo de un quemador de este tipo es el quemador número de pieza B8041901, fabricado por Pitco Frialator, Inc., Concord, NH. Este quemador presenta un extremo proximal 11a, un extremo distal 11b y un conector 11c para la colocación de una boquilla u orificio de una fuente de combustible o gas. El extremo proximal es ancho, y se estrecha rápidamente en una sección transversal que tiene la forma general de un círculo, un óvalo, o un rectángulo redondeado. El extremo proximal 11a es el extremo en el que se inyecta combustible o gas desde un tubo de combustible. El extremo distal 11b, que puede incluir una placa frontal, es el extremo del tubo desde el cual sale la mezcla combustible/aire con el fin de quemarse para producir calor. En el quemador 11 hay también una estructura o soporte 11d en el cual se coloca una boquilla u orificio de un tubo de combustible.

Tal como es bien conocido por los expertos en la materia, el nombre "quemador" es un término poco apropiado, dado que normalmente no se produce combustión en el interior del "quemador". Más bien, el quemador puede pensarse como similar a un carburador puesto que la función del quemador es aceptar el flujo de combustible, arrastrar cantidades considerables de aire, y entregar de manera continua una cantidad bien mezclada de combustible y aire a una cámara de combustión o un tubo de llama inmediatamente curso abajo del quemador. Debido a que los propios quemadores no se utilizan normalmente para la combustión, éstos pueden acumular la suciedad y depósitos a los cuales van dirigidas realizaciones de la presente invención.

El sistema quemador auto-limpiable 10 también incluye unas tuberías principales del quemador 12 y una boquilla u orificio 13 para cada quemador 11 que se utiliza en el sistema quemador auto-limpiable. Las tuberías incluyen una parte de alimentación 12a y una parte de descarga 12c cerca de unas boquillas u orificios 13. Los sistemas quemadores de módulos típicos utilizan dos o cuatro quemadores. En este ejemplo, hay un quemador 11 en cada lado de la parte de alimentación 12a, aunque podrían utilizarse más quemadores. Una fuente de gas o de combustible está conectada a las tuberías 14 y una válvula de control principal 15. Unos tubos de salida 16 están conectados a las tuberías de la parte de alimentación 12a. Debido a que el flujo de gas o de combustible es típicamente bajo, puede haber un orificio de limitación de flujo de combustible 17 introducido en las tuberías 12. Hay que tener en cuenta que los orificios de limitación de flujo 13 y 17 son típicamente componentes discretos, fabricados para especificaciones exigentes para un control preciso del flujo de combustible. El término orificio se utiliza de otra manera aquí para indicar una abertura, tal como una abertura o un agujero en las tuberías o los tubos.

Además de las tuberías principales del quemador, el sistema quemador auto-limpiable puede incluir tuberías adicionales... [Seguir leyendo]

1. Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) , que comprende: por lo menos un quemador (11; 30c) en el que la combustión se produce normalmente en el exterior del quemador (11, 30c) ; en un extremo distal del mismo

una primera válvula (15; 32) para la conexión a una fuente de combustible, y un primer tubo (12; 34) que tiene por lo menos un orificio de control de combustible (13; 36) cerca de una parte de descarga del primer tubo (12; 34) , y el por lo menos un quemador (11; 30c) , en el que el primer tubo (12; 34) está conectado a la primera válvula (15; 32) ; una segunda válvula (24; 33) conectada en serie o en paralelo a la primera válvula (15; 32) y un tubo de deslizamiento conectado a la segunda válvula (24; 33) , comprendiendo el tubo de deslizamiento un extremo proximal y un extremo distal posicionados cerca de la parte de descarga del primer tubo (12; 34) , comprendiendo el tubo de deslizamiento un gran número de orificios (26c) a lo largo del tubo de deslizamiento desde una posición cerca del extremo proximal (26a) al extremo distal (26b) , una fuente de ignición (27; 37a) dispuesta cerca del extremo proximal del tubo de deslizamiento (26; 39) ; y un controlador (19; 30b) para controlar una operación del sistema quemador auto-limpiable, en el que el controlador (19; 30b) está configurado para abrir la primera válvula (15; 32) y activar la fuente de ignición, el controlador está configurado, además, para abrir la segunda válvula durante un breve período de tiempo para suministrar combustible al tubo de deslizamiento y admitir una llama formada a lo largo de la longitud de la superficie exterior del tubo de deslizamiento hacia el extremo proximal del por lo menos un quemador.

2. Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el controlador (19; 30b) se selecciona del grupo que consiste en un controlador de microprocesador, un controlador de estado sólido, una válvula manual, y un interruptor selector, en el que el controlador (19; 30b) controla automáticamente o manualmente el ciclo de limpieza.

3. Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la fuente de ignición (27; 37a) está conectada al controlador (19; 30b) , y la fuente de ignición (27; 37a) se selecciona del grupo que consiste en una llama piloto, un sistema de ignición, una bobina incandescente, un elemento de ignición piezoeléctrico, un hilo incandescente y una bujía.

4. Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, por lo menos un dispositivo de detección de temperatura (28; 38a) conectado al controlador (19; 30b) y dispuesto cerca del extremo proximal del por lo menos un quemador.

5. Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, un orificio de control de flujo (17) entre la primera válvula (15) y el por lo menos un orificio (13) .

6. Sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el controlador (19; 30b) está configurado para formar un ciclo de limpieza abriendo inicialmente la primera válvula (15; 32) y activando una fuente de ignición dispuesta cerca del extremo distal del quemador, y después cerrando la primera válvula (15; 32) lentamente durante un breve período de tiempo, en el que una llama desde un extremo distal (11b) del quemador (11; 30c) se propaga hacia el extremo proximal (11a) del quemador (11; 30c) , utilizando de este modo la llama como fuente de ignición y limpiando el quemador (11; 30c) .

7. Calentador, con un sistema quemador auto-limpiable (10; 30a) de acuerdo con por lo menos la reivindicación 1, que comprende, además, un conjunto seleccionado de un grupo que consiste en un calentador de agua, una freidora, una caldera, una estufa, o un horno, en cuyo conjunto se ha montado el sistema quemador auto-limpiable.

8. Procedimiento para limpiar un quemador (11; 30c) en un sistema quemador auto-limpiable (11; 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la combustión normalmente se produce fuera del quemador (11; 30c) , comprendiendo el procedimiento: proporcionar una pequeña cantidad de combustible al tubo de deslizamiento cerca de por lo menos el extremo proximal del quemador (11; 30c) ; encender el combustible utilizando una fuente de ignición (27; 37a) ; controlar la combustión del combustible para limpiar un interior del por lo menos un quemador (11; 30c) ; y permitir que la combustión se extinga y permitir que el por lo menos un quemador (11; 30c) se enfríe.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el procedimiento comprende: proporcionar una pequeña cantidad de gas cerca de por lo menos un quemador (11, 30c) , controlándose la cantidad de gas limitando un flujo del gas durante un breve período de tiempo; proporcionar oxígeno y una fuente de ignición cerca del por lo menos un quemador (11; 30c) ; controlar la ignición del gas de manera que el gas queme principalmente en el interior del quemador (11; 30c) , limpiar el quemador (11; 30c) ; permitir que el por lo menos un quemador (11; 30c) se enfríe antes del uso posterior del por lo menos un quemador (11; 30c) .

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la ignición del gas se controla encendiendo gas cerca de un extremo proximal del por lo menos un quemador (11; 30c) o induciendo un retroceso de la llama hacia el por lo menos un quemador (11; 30c) .