ES2271982T3

ES2271982T3 - Estufa de pastillas de tiro natural.

Info

Publication number: ES2271982T3
Application number: ES98300252T
Authority: ES
Inventors: Michael Anthony Jarvi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-15
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2007-04-16
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: ATE336698T1; DK0854324T3; DE69835550T2; CA2226820A1; DE69835550D1; CA2226820C; US5983885A; EP0854324A3; EP0854324B1; EP0854324A2

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA ESTUFA DE PASTILLAS, ALIMENTADA POR GRAVEDAD, DE TIRO NATURAL (10). EL CUERPO DE LA ESTUFA ESTA FORMADO POR UNA SECCION VERTICAL DE UN TUBO DE GRAN DIAMETRO (12), CON UN TUBO DE ADMISION DE AIRE (42) QUE SE EXTIENDE DESDE LA PARTE TRASERA DE LA ESTUFA HASTA DEBAJO DE UNA REJILLA DE COMBUSTION (62). EL COMBUSTIBLE EN PASTILLAS (114) SE DESCARGA SOBRE LA REJILLA A TRAVES DE UNA RANURA (64) EN LA PARTE INFERIOR DE UNA TOLVA (66), Y LA REJILLA ESTA INCLINADA DE MANERA QUE LAS PASTILLAS RUEDEN DESDE LA RANURA Y SOBRE LA REJILLA A MEDIDA QUE SE QUEMAN. LOS GASES DE LA COMBUSTION SALEN HACIA DOS TUBOS DE ESCAPE (28A, 28B), CADA UNO DE LOS CUALES TIENE UN DIAMETRO SIMILAR AL DEL TUBO DE ADMISION DE MANERA QUE SE ESTABLEZCA UNA RELACION DE FLUJO DE ESCAPE/ADMISION DE 2:1. SE INSTALAN TUBOS PERFORADOS DEL QUEMADOR (72) A TRAVES DE LOS EXTREMOS DE ADMISION DE LOS TUBOS DE ESCAPE PARA SUMINISTRAR AIRE ADICIONAL A FIN DE COMPLETAR LA COMBUSTION. LAS PLACAS INFERIORES (88, 90A, 90B, 92) DE LA TOLVA DE ALMACENAMIENTO ESTAN LIBRES DE UNIONES A LO LARGO DE SUS BORDES INFERIORES, DE MANERA QUE PUEDAN EXPANDIRSE Y CONTRAERSE DE FORMA CONTINUA CON LOS CAMBIOS EN LA TEMPERATURA DE LA ESTUFA. ESTO PROVOCA UNA DISTORSION CICLICA DE LAS PLANCHAS QUE DESPLAZA EL COMBUSTIBLE HACIA LA ABERTURA DE DESCARGA.

Description

Estufa de pastillas de tiro natural.

El presente invento se refiere en general a estufas para quemar combustible, y más en particular a una estufa de pastillas de tiro natural para calentar viviendas y otras estructuras.

En muchos campos, las estufas para quemar madera han sido en gran medida sustituidas por estufas de pastillas para calentar viviendas, talleres, y otras estructuras. Las estufas de pastillas queman combustible en pastillas, el cual es un subproducto comprimido de la industria forestal, El combustible en pastillas se fabrica usualmente moliendo y tratando ramas flexibles y delgadas, ramas gruesas, agujas, hojas, y otros productos de desecho. En comparación con la madera de leña, el combustible en pastillas tiene la ventaja de ser más económico, y también la de ser mucho más fácil de manejar y almacenar, debido a su consistencia relativamente fina. Corrientemente, el combustible en pastillas se suministra en bolsas, o simplemente se almacena en una caja con paredes hasta su uso.

Aunque el combustible en pastillas tiene por lo tanto muchas ventajas, lo cual favorece su uso para calentamiento de viviendas, no es un combustible totalmente ideal. En particular, debido a su contenido de por sí alto en agua y en resina, las pastillas ofrecen una notable dificultad para mantenerlas encendidas. Como resultado, en la mayor parte de las estufas de pastillas actualmente disponibles se recurre a la solución de los sopladores eléctricos para mantener la combustible, y también usan un transportador en espiral eléctrico para alimentar las pastillas al área de la combustión. Estos varios motores eléctricos, sopladores y mecanismos de alimentación, aumentan sustancialmente el coste del producto acabado, con el resultado de que las estufas de pastillas comercialmente disponibles tienden a resultar excesivamente caras, frecuentemente hasta el punto de que dejan de estar al alcance de muchas personas en las áreas rurales, en donde más se necesitan. Además, el coste de la electricidad necesaria para la marcha continua de los motores eléctricos significa que la cuenta de la electricidad para hacer funcionar la estufa de pastillas excede frecuentemente de lo que costaría hacer funcionar un simple calentador eléctrico, sin estufa alguna en absoluto. Aún más, la disponibilidad del servicio eléctrico es algo puntual en algunas áreas rurales, y está sometida a interrupciones del servicio durante períodos de mal tiempo, haciendo que la estufa sea inoperante justamente cuando más se necesita su calor.

Además, el confiar en los varios sopladores y motores de accionamiento eléctricos se traduce en complejidad mecánica y, por lo tanto, en una menor fiabilidad y más altos costes de mantenimiento; por ejemplo, no es raro que las estufas de pastillas usuales adolezcan de múltiples fallos del soplador y del transportador en espiral de alimentación en una sola estación de uso continuo. También, incluso con los sopladores para mantener el tiro, el fuego se apaga frecuentemente en las estufas de pastillas usuales, debido a las dificultades para mantener el combustible encendido; cuando ocurre esto, sin embargo, el transportador en espiral de alimentación continúa típicamente funcionando sin ser detenido, lo que da por resultado final que el hogar se llene de pastillas no quemadas, lo cual no solamente puede conducir a sustanciales daños mecánicos, sino que también hace necesaria una difícil y tediosa operación de limpieza para retirar el combustible acumulado en el interior de la estufa.

Quizás, lo que sea incluso más serio, el confiar en sopladores eléctricos conduce a un riguroso compromiso del rendimiento térmico de las estufas de pastillas usuales, de modo que muchas de éstas producen una frustrante cantidad de calor para la cantidad de combustible que se consume. Además de los diseños inherentemente ineficaces, este problema surge también en parte debido a la tendencia de los fabricantes a usar sopladores y motores infradimensionados o inadecuados, tanto por tacañería en la fabricación, como también por un intento de mantener bajos los costes de funcionamiento. Todavía, además, las estufas de pastillas más usuales carecen de suficiente capacidad de almacenamiento para funcionar sin ser atendidas durante más de unas pocas horas, antes de que tener que volver a cargarlas, de modo que no pueden mantener caliente la vivienda si el propietario ha de salir durante un largo período de tiempo; por ejemplo, muchas de las estufas usuales son capaces de contener tan solo aproximadamente un cuarto de bolsa de combustible en pastillas.

Todavía otro problema que se plantea con las estufas de pastillas usuales, es el de que muchas de ellas es notorio que producen excesivo humo durante su funcionamiento. En parte, esto es de nuevo la consecuencia de su incapacidad para mantener un tiro apropiado y completar la combustión del combustible. Como resultado, aparte de los daños no deseables en el medio ambiente, las estufas de pastillas están siendo sometidas cada vez en mayor grado a un escrutinio de sus regulaciones.

Un ejemplo de una estufa de pastillas anterior se ha descrito en la Patente de EE.UU. Nº 4.989.521. En este documento se describe un quemador accionado por gravedad para combustible en partículas. El combustible contenido en una tolva cae hacia abajo a través de un tubo de combustible para caer en una canaleta inclinada. La canaleta alimenta a un estante donde tiene lugar la combustión en una zona de alto calor. El material del estante detiene el flujo sin obstáculos del combustible bajando por la canaleta.

En consecuencia, existe la necesidad de una estufa de pastillas que sea capaz de mantener una combustión eficiente de combustible en pastillas usando el tiro natural, y sin necesidad de sopladores eléctricos para conseguirlo. Además, existe la necesidad de tal estufa que sea de auto alimentación, y que no requiera un transportador en espiral u otro mecanismo accionado eléctricamente para alimentar el combustible al área de la combustión. Todavía, además, existe la necesidad de una estufa de pastillas que asegure una combustión completa del combustible en pastillas, de manera que se reduzcan al mínimo las partículas y otras emisiones perjudiciales en sus gases de escape. Todavía, además, existe la necesidad de tal estufa que sea térmicamente eficiente, de modo que produzca una salida de calor óptima por cantidad de combustible consumido. Todavía, además, existe la necesidad de tal estufa que sea de fabricación económica, con el fin de que sea accesible para un grupo mayor de consumidores, y una que sea mecánicamente sencilla y fiable, para así reducir al mínimo los costes de funcionamiento y de mantenimiento.

El presente invento ha resuelto el problema citado en lo que antecede, y es una estufa de pastillas de tiro natural que mantiene una combustión continua del combustible en pastillas sin requerir ayuda de ningún soplador eléctrico/mecánico. En líneas generales, el mismo comprende: (a) medios de alimentación que tienen una abertura de descarga para descargar combustible en pastillas; (b) medios de parrilla en la cual se descarga el combustible en pastillas para combustión desde las aberturas de descarga; (c) medios de suministro de aire para proporcionar un tiro hacia arriba de aire para la combustión a través de los medios de parrilla, para mantener la combustión sobre la misma; (d) medios de escape para recibir los gases de la combustión procedentes de la combustión del combustible en pastillas sobre los medios de parrilla, teniendo los medios de escape una capacidad de flujo predeterminada que es mayor que una capacidad de flujo predeterminada de los medios de suministro de aire, con objeto de mantener eficazmente el tiro hacia arriba a través de los medios de parrilla; y (e) medios para desplazar automáticamente el combustible en pastillas sobre los medios de parrilla hacia fuera de la abertura de descarga al tener lugar la combustión del combustible en pastillas, para así mantener la abertura libre para la descarga de combustible en pastillas adicional sobre los medios de parrilla, en que dichos medios de alimentación comprenden medios de tolva para almacenar una carga de dicho combustible en pastillas, y medios de alimentación automática por gravedad para alimentar dicho combustible a dicha tolva hacia abajo, a dicha abertura de descarga, y al menos un miembro de placa montado en dichos medios de tolva para así establecer contacto con dicho combustible en pastillas que haya en la misma, formando el miembro de placa una superficie direccional en pendiente hacia abajo, hacia dicha abertura de descarga, estando un borde superior de dicho miembro de placa montado fijo en un bastidor de dicha estufa y estando un borde inferior libre de fijación en dicho bastidor, de modo que dicho miembro de placa tiene libertad para deformarse al expandirse y contraerse alternativamente dicho miembro de placa con dichos cambios de temperatura en dicha estufa, de modo que dicho combustible en pastillas se desplace en dichos medios de tolva hacia abajo, hacia dicha abertura de descarga.

Los medios para desplazar el combustible en pastillas sobre los medios de parrilla hacia fuera de la abertura de descarga pueden comprender al menos una parte de los medios de parrilla que tienen una superficie superior que se extiende con un ángulo predeterminado hacia abajo desde la abertura de descarga, de modo que el combustible en pastillas rueda saliendo por la abertura durante la combustión del mismo; los medios de parrilla pueden comprender un miembro de rejilla sustancialmente plano que tiene una superficie superior en pendiente, la cual forma la superficie que se extiende con un ángulo predeterminado hacia abajo desde la abertura de descarga.

La capacidad de flujo predeterminada de los medios de escape puede ser aproximadamente el doble de la capacidad de flujo predeterminada de los medios de suministro de aire. Los medios de suministro de aire pueden comprender una tubería de admisión de aire, en general horizontal, que se extiende desde el lado trasero de la estufa y que tiene unos medios de parrilla montados en un extremo delantero de la misma, de modo que el aire para la combustión fluya hacia arriba desde la tubería de admisión de aire, a través del miembro de rejilla, para así mantener la combustión sobre el mismo.

Los medios de escape pueden comprender tuberías de escape primera y segunda, teniendo cada tubería de escape un extremo de admisión situado por encima y en general próximo al miembro de rejilla, de manera que los gases de la combustión generados por la combustión sobre el miembro de rejilla fluyan a lo largo de caminos sustancialmente directos, a las aberturas de admisión, teniendo cada tubería de escape un diámetro aproximadamente igual al diámetro de la tubería de admisión de aire. Las tuberías de escape primera y segunda pueden extenderse hacia fuera desde sus extremos de admisión, en sentidos opuestos la una con respecto a la otra, y las tuberías de escape pueden extenderse a lo largo de un eje geométrico en general perpendicular a un eje geométrico de la tubería de admisión de aire, con los extremos de admisión de las mismas situados sustancialmente equidistantes del miembro de rejilla en el extremo delantero de la tubería de admisión de aire, de modo que los gases de la combustión sean recibidos sustancialmente por igual por las tuberías de escape.

Los medios de escape pueden comprender además tubería de subida primera y segunda montadas en las tuberías de escape de modo que reciban desde las mismas los gases de la combustión, estando las tubería de subida conectadas a las tuberías de escape por partes de codo, las cuales obligan a que el flujo de los gases de la combustión realice un brusco cambio de dirección en los mismos, para así retardar el flujo de los gases de la combustión y aumentar el tiempo de permanencia de los mismos en las tubería de subida. Cada una de las tubería de subida se extiende preferiblemente hacia arriba y hacia atrás, formando un ángulo predeterminado con la vertical, de modo que el flujo de los gases de la combustión a su través mantenga una caudal que se selecciona para una extracción óptima del calor de los mismos, al pasar los gases a través de las tubería de subida; el ángulo predeterminado con el cual se extienden las tubería de subida puede ser de aproximadamente 40º por encima de la horizontal.

Los medios de escape pueden comprender además al menos un tubo quemador montado a través de la abertura de emisión de cada tubería de escape, teniendo el tubo quemador un ánima para aspirar aire caliente del exterior del tubería de escape, y al menos un orificio transversal para descargar el aire caliente en el flujo de gases de la combustión en la tubería de escape. El tubo quemador puede comprender un miembro tubular que tiene un ánima central para aspirar el aire caliente y una pluralidad de ánimas taladradas transversalmente para formar los orificios para descargar el aire en el flujo de gases de la combustión. Preferiblemente, hay una pluralidad de tubos quemadores montados a través de la abertura de admisión de cada tubería de escape.

Los medios de alimentación pueden comprender además medios de tolva para almacenar una carga del combustible en pastillas, y medios de alimentación automática por gravedad, para alimentar de combustible a los medios de tolva hacia abajo, a la abertura de descarga. Los medios d alimentación automática por gravedad comprenden al menos un miembro de placa montado en los medios de tolva, de modo que esté en contacto con el combustible en pastillas que haya en los mismos. El miembro de placa puede comprender un miembro de placa que forme una superficie direccional en pendiente hacia abajo, hacia la abertura de descarga, y un borde superior del miembro de placa que está montado fijo en el bastidor de la estufa, y un borde inferior que está libre de fijación al bastidor, de manera que el miembro de placa quede libre para deformarse al dilatarse y contraerse ciertamente el miembro con los cambios de temperatura de la estufa, para así desplazar el combustible en pastillas que haya en los medios de tolva hacia abajo, hacia la abertura de descarga. Preferiblemente, el al menos un miembro de placa comprende una pluralidad de miembros de placa montados en los medios de tolva para así formar una canaleta en pendiente hacia abajo, dirigida hacia la abertura de descarga, estando los bordes superiores de los miembros de placa montados fijos en el bastidor de la estufa, y estando los extremos inferiores de los miembros de placa libres de fijación en el extremo inferior del área de la canaleta adyacente a la abertura de descarga.

En una realización, el cuerpo principal de la estufa está formado por una tubería de acero de gran diámetro, cuya parte superior forma una tolva para contener varias bolsas de combustible en pastillas, y está cerrada por una tapa articulada. Paredes en pendiente alimentan las pastillas por gravedad a través de una pequeña abertura en el fondo de la tolva, la cual regula la descarga sobre una parrilla de quemador de acero inoxidable. El aire es suministrado desde debajo de la parrilla, a través de una larga tubería horizontal que se extiende desde la parte posterior de la estufa y que tiene un regulador del tiro automático o manual instalado en su extremo de admisión.

A modo de ejemplo, se describirá una realización específica, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Fig. 1 es una vista en alzado frontal de una estufa de pastillas de tiro natural de acuerdo con el presente invento, en la que se han representado las puertas de acceso al hogar y al cenicero, y los tubos de humos dobles externos que reciben a los gases de la combustión desde el hogar;

La Fig. 2 es una vista en alzado lateral de la estufa de pastillas de la Fig. 1, en la que se ha ilustrado la tubería de admisión de aire que se extiende hacia atrás desde la parte trasera de la estufa, para proporcionar un flujo de aire para la combustión al hogar, teniendo la misma un diámetro aproximadamente igual al de cada uno de los dos tubos de humos que reciben a los gases de escape;

La Fig. 3 es una vista en planta por arriba de la estufa de pastillas de tiro natural de las Figs. 1-2, en la que se ha ilustrado la tapa superior para la tolva de almacenamiento interno del combustible en pastillas, y la manera en que los dobles tubos de humos están unidos en una tubería colectora en el lado trasero de la estufa para descarga a una sola abertura de chimenea;

La Fig. 4 es una vista en alzado lateral de un corte transversal dado verticalmente a través de la estufa de pastillas de las Figs. 1-3, a lo largo de la línea 4-4 de la Fig. 1, mostrándose en ella la relación de la tubería de admisión de aire a la zona de combustión, y la canaleta en el fondo de la tolva de pastillas para alimentación por gravedad de las pastillas sobre la parrilla para la combustión;

La Fig. 5 es una vista en alzado frontal de un corte vertical, dado verticalmente a través de la estufa de pastillas de las Figs. 1-4, a lo largo de la línea 5-5 de la Fig. 4, en la que se ha ilustrado la colocación en posición de los extremos de admisión de los dos tubos de humos, por encima y sobre cada lado de la parrilla para la combustión, en el extremo delantero de la tubería de admisión;

La Fig. 6 es una vista en planta por arriba de un corte dado horizontalmente a través de la estufa de pastillas de las Figs. 1-5, a lo largo de la línea quebrada 6-6 de la Fig. 4, del área de la combustión en el extremo delantero de la tubería de admisión de aire, y los extremos de admisión de los dos tubos de humos adyacentes a la misma; y

La Fig. 7 es una vista en alzado lateral de un corte dado verticalmente a través de la parrilla para la combustión, en el extremo delantero de la tubería de admisión de aire, mostrando la forma en que entra el aire para la combustión desde debajo de ella y mantiene la combustión del combustible en pastillas que es descargado sobre la parrilla desde la canaleta de alimentación, y la manera en que los gases de la combustión calientes fluyen hacia arriba y hacia fuera, a las dos tuberías de escape.

En la Fig. 1 se ha representado una estufa de pastillas de tiro natural 10 de acuerdo con el presente invento. Como puede verse, ésta incluye una envuelta 12 de cuerpo cilíndrico vertical, de gran diámetro, la cual está formada convenientemente, por ejemplo, por una tubería de 6,35 mm acero de 91,4 cm de longitud, de 71,0 cm de diámetro. En el frente de la estufa se ha previsto una puerta 14 de acceso al hogar, que usa una parte recortada del cuerpo de acero cilíndrico, y análogamente, hay una puerta 16 de acceso al cenicero, que está debajo de ella, la cual se abre al área de recogida de cenizas por debajo del hogar. Una pluralidad de miembros de para 18 están soldados o montados de otro modo alrededor del fondo de la parte de cuerpo 12, para soportar la estufa a una distancia de separación por encima de la superficie 20 del suelo. Al igual que la mayor parte de los demás componentes de la estufa, los miembros de para están convenientemente construidos de chapa de acero soldada, en interés de la economía y de la duración. La parte superior de la parte de cuerpo, a su vez, aloja una caja de almacenamiento para contener un suministro relativamente grande de combustible en pastillas. El acceso a ésta lo proporciona un miembro 22 de tapa circular articulada, que tiene un labio anular 24 que ajusta sobre el borde superior del cuerpo de la estufa.

Tubos de humos primero y segundo 26a, 26b, se extienden hacia fuera desde la parte de cuerpo cilíndrico de la estufa, a cada lado del hogar, extendiéndose las tuberías de admisión 28a, 28b de la misma en general horizontalmente y paralelas al plano frontal del conjunto. Situando tanto el hogar como las tuberías de escape en el frente del conjunto de estufa, el presente invento tiene la ventaja de proyectar el calor hacia delante al interior de la habitación, donde más se necesita, en vez de hacia atrás, hacia una pared por detrás de la estufa, donde se requeriría de ordinario aislamiento adicional para protección contra el fuego (como es corriente con las estufas de madera/pastillas
usuales).

Como se describirá con mayor detalle en lo que sigue, las tuberías de escape están unidas con un ángulo relativamente agudo a las tubería de subida que forman ángulo hacia arriba y hacia atrás 30a, 30b, las cuales conducen a su vez a tuberías en Y en ángulo hacia arriba y hacia dentro 32a, 32b. Éstas alimentan a una tubería colectora común 34, la cual está configurada para ser fijada a una sola tubería 36 de estufa que conduce fuera de la estructura. Como puede verse en la Fig. 2, cada una de las tubería de subida 30 está soportada, a aproximadamente las dos terceras partes de su recorrido hacia arriba a lo largo de su longitud, por un soporte de colgadero que está soldado al lado de la parte de cuerpo 12 de la estufa; en vez de ser montado a mano en la tubería, el colgadero tiene un gancho o parte de silla en la cual descansa la tubería, formando un ajuste deslizante que permite la dilatación/contracción al calentarse y enfriarse la estufa.

Como puede verse también en la Fig. 2, la tubería 40 de tiro o de admisión de aire, horizontal, del conjunto, se extiende desde la parte posterior de la parte de cuerpo de la estufa, perpendicular el eje geométrico largo de las tuberías de admisión y de escape. A este respecto, es importante una alineación bastante precisa, para garantizar que el flujo no es forzado direccionalmente hacia una u otra de las tuberías de escape. El extremo exterior de la tubería de tiro va montado en comunicación de fluido con un conducto de admisión de aire 42, el cual se extiende a través de una pared 44 de la estructura y tiene un extremo exterior vuelto hacia abajo 46, a través del cual se aspira el aire del exterior, en la dirección indicada por la flecha 48. Éste sirve para excluir el agua de lluvia, y también las ráfagas de viento que pudieran causar un efecto de "ariete", o interrumpir de otro modo el flujo de los gases de la combustión en la estufa. También está instalado un regulador del tiro 50 en la tubería de tiro 40, para controlar el flujo de aire para la combustión a su través, y regular con ello el régimen de funcionamiento de la estufa; el funcionamiento del regulador del tiro puede ser manual, usando un mango que sobresale como se ha ilustrado, o bien se puede adaptar un control por termostato para funcionamiento automático.

Las vistas en corte transversal de las Figs. 4, 5 y 6, representan los componentes principales situados en el interior de la estufa. Como puede verse, el aire que entra por el extremo trasero de la tubería de tiro 40 pasa por el regulador del tiro 50, en la dirección representada indicada por la flecha 42, y luego fluye a través del interior 54 del tubo hacia su extremo delantero, el cual está cerrado en dirección axial por una placa extrema 56. Sin embargo, en el lado superior de la tubería de suministro hay formado un recorte adyacente a su extremo delantero cerrado, y en éste hay montada una caja de humos 60 para formar un paso que se extiende hacia arriba, a través del cual es dirigido el aire para la combustión, como se ha indicado mediante la flecha 58. Una pieza rectangular de rejilla va montada formando ángulo a través del extremo superior de la caja de humos, para así formar una parrilla en pendiente 62, sobre la cual se alimenta el combustible en pastillas desde la ranura de descarga 64 de la tolva 66. La parrilla 62 está formada, preferiblemente, de acero inoxidable de malla de 6,35 mm, la cual proporciona una superior transferencia de calor, de modo que la rejilla permanece continuamente caliente, a pesar del flujo de aire frío de entrada, y por lo tanto soporta una combustión más completa y se reduce la acumulación de depósitos sobre la rejilla, y este material presenta también una alta temperatura de fusión y una excelente resistencia a la erosión.

La combustión inicial tiene lugar en la parrilla de rejilla 62, y los gases de la combustión fluyen hacia arriba y hacia fuera desde ésta a los extremos de admisión 68a, 68b de las tuberías de escape 28a, 2b, en la dirección indicada por las flechas 70 en la Fig. 5; como puede verse, los extremos de admisión de las tuberías de escape están cortados de modo que formen ángulo hacia la dirección del flujo de los gases de la combustión, para proporcionar un camino más eficiente. Cada uno de los dos tubos de humos 26 tiene un diámetro aproximadamente igual al diámetro de la tubería de tiro 40 (convenientemente un diámetro de 8,9 cm), de modo que hay una relación de aproximadamente 2:1 entre la capacidad de escape y el aire de suministro. Esta relación contribuye a mantener el tiro intenso a través de la parrilla 62, el cual mantiene una combustión intensa, continua, del combustible en pastillas, sin requerir forma alguna de soplador mecánico ni eléctrico.

La combustión final de los gases tiene lugar dentro de los propios tubos de humos, y hay una serie de tubos quemadores 72 perforados transversalmente, montados a través del extremo de admisión de cada tubería de admisión de escape 28. Como se describirá con más detalle en lo que sigue, los tubos quemadores sirven para introducir aire adicional en el flujo de gases de la combustión, siendo el aire aspirado del interior del hogar a través de los extremos que sobresalen de los tubos 72.

La masa de cenizas de la combustión es soplada fuera de la parrilla 62 y hacia arriba, en la dirección de las flechas 70 en la Fig. 5, y luego cae hacia abajo en la dirección indicada por las flechas 76, a una bandeja 78 de recogida de cenizas, de poca profundidad, en el fondo del hogar. Si algo de cenizas o de impurezas pesadas contenidas en el combustible (por ejemplo, trozos de grava, de metal, etc.) cae hacia abajo a través de la parrilla 32 y es recogido en el extremo delantero de la tubería de tiro 40, puede ser retirado deslizando para ello hacia atrás periódicamente la placa de cubierta 80 de una abertura para limpieza 82, recortada en el fondo del tubo de tiro, en el área por debajo de la caja de humos, de modo que los materiales en partículas caigan a la bandeja de recogida. La propia bandeja 78 se retira a través de la puerta de acceso 16 en el frente de la estufa, para ser vaciada periódicamente.

La parte posterior y los lados traseros del hogar 74 están provistos de dobles paredes 82, 84 llenas de ladrillo refractario o de arena 86, para proporcionar aislamiento entre el área de la combustión y el combustible que haya en la tolva 66. También se verá en las Figs. 4 y 5 que el fondo de la tolva de combustible 66 está formado por una serie de placas en forma de porción de tarta, 88, 90a, 90b y 92, que están inclinadas hacia dentro y hacia abajo para formar un área de canaleta que conduce hacia la ranura de descarga 64 en su unión inferior. Solamente la delantera de esas placas (la placa frontal 88) está montada fija (por ejemplo, soldada) tanto por su borde superior como por su borde inferior 94, 96, a la parte de cuerpo 12 del conjunto de estufa. Los bordes superiores 100a, 100b de las placas laterales 90a, 90b y el borde superior 104 de la placa posterior 92, están también montados fijos en el interior de la envuelta, de manera que se asemeja a un anillo soldado, y las propias placas están unidas a lo largo de sus bordes soldados 108a, 108b y 110a, 110b. Los bordes inferiores 102a, 102b y 106 de esos miembros, sin embargo, no están soldados en su posición, sino que, por el contrario, se dejan sin fijar, de modo que las placas puedan deformarse al dilatarse y contraerse con el calentamiento y el enfriamiento de la estufa. Por consiguiente, al tener lugar la combustión de la carga de combustible en la parrilla, el aumento de calor hace que las placas se dilaten, y luego, cuando la combustión llega a decaer hasta un punto determinado, las placas hacen contacto, dando por resultado la deformación cíclica de las placas que sirve para desplazar las pastillas en la tolva hacia abajo, de modo que son alimentadas uniformemente hacia y a través de la ranura de descarga 64. Esto, a su vez, obvia cualquier necesidad de un transportador en espiral de alimentación o de otro sistema de accionamiento eléctrico/mecánico, para transportar el combustible en pastillas al área de la combustión.

En la Fig. 7 se ha representado con mayor detalle la relación de los componentes y el funcionamiento en la zona de combustión. Como puede verse, las pastillas 114 son descargadas a través de la ranura 64 en el fondo de la tolva 66, sobre el borde superior de la parrilla 62; un borde superior biselado 115 de la ranura 64 facilita una alimentación suave de las pastillas a través de la abertura. La parrilla 62 está en pendiente hacia abajo desde su borde trasero 116 a su borde delantero 118, formando un ángulo de aproximadamente 20º en la realización que se ha ilustrado. Por ejemplo, la parrilla puede ser de aproximadamente 5,08 por 7,62 cm, con una caída de aproximadamente 1,27 mm de detrás a delante. Así, al chocar las pastillas 114 con el borde trasero de la parrilla 62, voltean hacia delante y hacia abajo de éste, hacia el borde frontal 118, teniendo lugar la combustión mientras las pastillas ruedan sobre la superficie lisa y plana proporcionada por la rejilla; las paredes de las alas primera y segunda 119 retienen las pastillas que ruedan e impiden que las mismas se derramen por fuera de los bordes del área de la combustión. La pendiente de la rejilla se selecciona para proporcionar una velocidad de rodadura tal que, una vez que esté funcionando la estufa, las pastillas se hayan consumido sustancialmente por completo para cuando hayan llegado al borde delantero de la parrilla, por ejemplo, usando combustible en pastillas de 7,9 mm, y una malla de 6,35 mm, y una parrilla de 5,08 cm por 7,72 cm, teniendo la parrilla de acero inoxidable la pendiente de 20º antes indicada, se precisan de aproximadamente 5 a 10 segundos para que cada pastilla ruede de detrás a delante sobre la parrilla, y ese tiempo es suficiente para que haya tenido lugar una combustión sustancialmente completa para cuando esté próxima al borde delantero 118. Como se indicó en lo que antecede, las cenizas que queden al llegar a ese punto son simplemente sopladas fuera de la parrilla por el tiro de aire, y asientan a través del hogar en la bandeja de recogida de cenizas. Puesto que las pastillas están por lo tanto rodando constantemente hacia fuera desde la ranura 64 de descarga de la tolva, mientras se está produciendo su combustión, ello, en combinación con la alimentación por gravedad proporcionada por el movimiento de desplazamiento de las placas de la tolva laterales y trasera, obvia cualquier posibilidad de que el combustible se acumule en, o bloquee a, la ranura de descarga; por el contrario, solamente se descargará sobre la parrilla tanto combustible como se consuma, de manera que la alimentación de pastillas no llene el hogar en caso de que el fuego se apague. Para uso con combustible en pastillas de 7,9 mm, la ranura de descarga 64 puede tener, convenientemente, forma de cuadrilátero recortado de 7,62 cm de largo, en el borde superior, y 5,08 cm en el borde inferior, con bordes laterales en ángulo hacia abajo y hacia dentro de 3,8 cm de longitud.

Como se ha indicado en lo que antecede, después de que tenga lugar la combustión inicial en la parrilla inclinada 62, como se ha indicado en 120 en la Fig. 7, los gases de la combustión parcial fluyen hacia arriba y hacia fuera, a los extremos de admisión 68 de las tuberías de admisión de humos 28, y varios tubos quemadores (por ejemplo tres) 72 están dispuestos en una fila a través del extremo abierto de cada tubería. Los tubos quemadores 72 están instalados en una serie de agujeros perforados horizontalmente a través de las tuberías 28, de modo que los extremos primero y segundo de los tubos se proyectan hacia fuera desde los lados de la tubería. Las ánimas internas 122 de los tubos quemadores están por lo tanto en comunicación con el aire que hay en el hogar alrededor del tubo, pero desde el exterior el flujo de gases es directo entre la parrilla del quemador y las tuberías de escape. Una serie de agujeros perforados transversalmente 124 se extienden hacia fuera desde el ánima longitudinal, y están en comunicación de fluido con los gases calientes que fluyen a través de la tubería de admisión del escape 28. El flujo de los gases crea una aspiración que aspira aire calentado desde el hogar hacia dentro, a través de los extremos abiertos de los tubos en la dirección indicada por las flechas 126, y luego hacia fuera a través de los agujeros 124, adentro del flujo de gases de la combustión en el interior de la tubería de escape. Ésta suministra oxígeno adicional al flujo de gases, para asegurar la combustión completa, y las superficies de acero inoxidable de los propios tubos proporcionan superficies de quemador para contribuir a reducir el nivel de partículas en el flujo de escape. Cuando se use tubería de escape de 8,9 cm de diámetro y tres tubos quemadores por admisión, las ánimas de los tubos quemadores son convenientemente de aproximadamente 9,5 mm, con agujeros de 8,7 mm de diámetro perforados transversalmente, con ejes geométricos que se alternan a 90 grados.

El flujo de aire y de gases de la combustión es bastante intenso en las proximidades de la parrilla de combustión, lo cual asegura una combustión continua y efectiva. Sin embargo, como se ha ilustrado en la Fig. 1, el flujo de gases de escape a través de las tuberías de admisión 28 es inicialmente en dirección horizontal, y luego hay un cambio brusco de dirección en los codos en ángulo brusco (aproximadamente de 90º) 128a, 128b, donde las tuberías de admisión se unen a las tubería de subida. Esta disposición sirve para retardar el flujo de escape en un grado deseado, con objeto de asegurar que el tiempo de permanencia de los gases en las tuberías de escape sea suficiente para que se consiga una combustión sustancialmente completa, y también para que haya un máximo de extracción de calor de los gases antes de que éstos fluyan fuera por la chimenea 36.

Desde las tuberías de admisión del escape horizontales y los codos 128, los gases de escapes calientes entran en las tubería de subida 30a, 30b, las cuales se extienden hacia arriba y hacia atrás formando un ángulo, preferiblemente en el margen de aproximadamente 30º-45º por encima de la vertical, siendo eminentemente adecuado un ángulo de aproximadamente 40º en la realización que se ha ilustrado. Esa subida gradual, frente a una directamente vertical, mantiene el caudal deseado de los gases al fluir a través de las tuberías de escape, de nuevo para asegurar que el calor extraído por completo y conducido/irradiado al aire en la habitación circundante, a través de las tuberías de acero. Óptimamente, los gases de escapes retienen muy poco calor residual cuando entran en la tubería colectora 34, y son retirados por la chimenea por la chimenea 36. Por ejemplo, en una estufa prototipo construida de acuerdo con la realización ilustrada en las Figs. 1-7, la temperatura exterior de las tuberías de escape, mientras están a pleno funcionamiento, se comprobó que estaba comprendida en el margen entre 200-300º en los codos 128a, 128b, pero el colector 34 y los extremos superiores de las tuberías en Y 32a, 32b estaban fríos al tacto. Con fines de seguridad, las partes calientes de las tuberías pueden ser cubiertas con metal expandido o apantalladas (no representadas) si se desea.

Como también se ha indicado en lo que antecede, el extremo superior de la tolva 66 está cerrado por una tapa 22, habiéndose previsto un mango 130 y articulaciones 132 de modo que la misma pueda ser levantada periódicamente para reponer el suministro de combustible. Cuando se haga esto, el tiro en exceso proporcionado por la relación de 2:1 de admisión a escape, garantiza que el flujo de aire se dirigirá hacia abajo a través de la pila de combustible que haya en la tolva, y al interior del hogar, de modo que se evite cualquier entrada de llamas y/o de humos hacia arriba, en el combustible, a través de la ranura de descarga 64. Además, el flujo hacia abajo de aire a través de la ranura 64 interrumpe el flujo hacia arriba del aire para la combustión a través de la parrilla, en la dirección indicada por la flecha 58, de modo que la combustión del combustible en pastillas no puede ser mantenida durante un largo período de tiempo; esto garantiza que el fuego se apagará si accidentalmente se deja abierta la tapa durante un largo período de tiempo, por razones de seguridad.

Una tolva que tenga las dimensiones de la realización usada como ejemplo, que aquí se ha ilustrado, almacena combustible en pastillas suficiente (aproximadamente 18 kg) para quemar en la estufa continuamente durante hasta aproximadamente 6 días entre recargas. Para prevenir que cualquier valor de agua y/o olores que se puedan haber desprendido de la masa de combustible por el calor sean aspirados a la habitación, al mantener la tapa abierta, puede haber una pequeña línea de aspiración 134 montada entre una parte superior de la tolva y la tubería colectora 34, de modo que se pueda abrir una válvula de bola 136 en la línea para aspirar fuera cualquier vapor de agua o vapores nocivos, justamente antes de que se abra la tapa. Las dimensiones que sirven de ejemplo para la realización del presente invento que ha sido aquí ilustrada y descrita, se exponen en la tabla siguiente. Se comprenderá, sin embargo, que esas dimensiones pueden variar, dependiendo del tamaño total de la estufa, proporcionándose modelos mayores/menores para salidas de calor mayores/menores, según desee.

Diámetro del Cuerpo: 61 cm

Altura del Cuerpo: 91,5 cm

Grosor: 6,35 m

Agujeros de Escape Izquierdo y Derecho: 10,1 cm de diámetro, 30,3 cm por por encima de la base

Puerta de Acceso al Hogar: 29,9 cm de ancho x 27,9 cm de alto a 17,8 cm por encima de la base

Puerta de Cenizas: 40,6 cm de ancho x 5,08 cm de alto, fondo de 2,54 cm por encima de la base de la estufa

Tubo de Aspiración: 8,9 cm de diámetro, por 6,35 mm de pared de la tubería, 61 cm de largo, borde superior a 17,8 cm por encima de la base de la estufa

Tuberías de Escape (todas): 8,9 cm por 12,7 mm de pared de la tubería

Tuberías de Admisión del Escape: {}\hskip0.9cm 17,8 cm de largo

Tuberías de Subida del Escape: {}\hskip0.9cm 58,4 cm de largo

Tuberías en Y de Escape: 50,8 cm de largo

Caja de Quemador: 7,6 cm x 5,08 cm en la parte superior, 5,08 cm de alto, con estrechamiento hacia abajo hasta 7 cm x 6,35 cm de base (en el tubo de aspiración)

Ranura de Alimentación de Pastillas: {}\hskip0.6cm 7,6 cm de borde superior, 5,08 cm de borde inferior, 1,8 cm de bordes laterales en {}\hskip0.6cm ángulo

Placa Posterior de la Tolva: Borde superior 55,9 cm, borde inferior 8,9 cm, bordes laterales 44,8 cm

Placas Laterales de la Tolva: Borde Superior 24,1 cm, borde inferior 5,08 cm, bordes laterales 37,5cm

Tapa: 60,3 cm de diámetro, 2,54 cm de labio

Ladrillo Refractario: 1482ºC

Claims

1. Una estufa de pastillas de tiro natural (10), que comprende:

: medios de alimentación que tienen una abertura de descarga (64) para descargar combustible en pastillas (114);

: medios de parrilla sobre los cuales se descarga dicho combustible en pastillas (114) para combustión, desde dicha abertura de descarga (64) de dichos medios de alimentación;

: medios de suministro de aire para proporcionar un tiro hacia arriba del aire para la combustión a través de dichos medios de parrilla, para mantener sobre la misma dicha combustión;

: medios de escape para recibir los gases de la combustión de dicha combustión de dicho combustible en pastillas (114) sobre dichos medios de parrilla, teniendo dichos medios de escape una capacidad de flujo predeterminada que es mayor que una capacidad de flujo predeterminada de dichos medios de suministro de aire, para así mantener efectivamente dicho tiro hacia arriba a través de dichos medios de parrilla; y

: medios para desplazar automáticamente dicho combustible en pastillas (114) sobre dichos medios de parrilla, hacia fuera de dicha abertura de descarga (64), al tener lugar la combustión de dicho combustible en pastillas (114), de modo que se mantenga dicha abertura (64) libre para la descarga de combustible en pastillas adicional (114) sobre dichos medios de parrilla;

en que dichos medios de alimentación comprenden:

: medios de tolva (66) para almacenar una carga de dicho combustible en pastillas (114); y

: medios de alimentación automática por gravedad para alimentar dicho combustible (114) en dicha tolva (66) hacia abajo, a dicha abertura de descarga (64); y

: al menos un miembro de placa (88), (90), (90a), (92), montados en dichos medios de tolva (66) de modo que esté en contacto con dicho combustible en pastillas (114) contenido en la misma; caracterizada por

: dicho miembro de placa (88), (90a), (90b), (92), que forma una superficie direccional en pendiente hacia abajo, hacia dicha abertura de descarga (64), un borde superior de dicho miembro de placa (88), (90a), (90b), (92) está montado fijo en el bastidor de dicha estufa (10) y un borde inferior está libre de fijación a dicho bastidor, de modo que dicho miembro de placa (88), (90a), (90b), (92) está libre para deformarse al dilatarse y contraerse alternadamente dicho miembro de placa (88), (90a), (90b), (92) con dicho cambio de temperatura de dicha estufa (10), de modo que se desplace dicho combustible en pastillas (114) en dichos medios de tolva (66) hacia abajo, hacia dicha abertura de descarga (64).

2. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 1, en la que dichos medios para desplazar dicho combustible en pastillas (114) sobre dichos medios de parrilla, hacia fuera de dicha abertura de descarga (84), comprenden:

: al menos una parte de dichos medios de parrilla que tiene una superficie superior (62) que se extiende formando un ángulo predeterminado hacia abajo desde dicha abertura de descarga (64), de modo que dicho combustible en pastillas (114) ruede hacia fuera de dicha abertura durante dicha combustión del mismo.

3. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 2, en la que dichos medios de parrilla comprenden:

: un miembro de rejilla sustancialmente plana (62) que tiene una superficie superior en pendiente, la cual forma dicha superficie que se extiende con dicho ángulo predeterminado hacia abajo desde dicha abertura de descarga (64).

4. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 3, en la que dicha capacidad de flujo predeterminada de dichos medios de escape es aproximadamente el doble de dicha capacidad de flujo predeterminada de dichos medios de suministro de aire.

5. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 4, en la que dichos medios de suministro de aire comprenden:

: una tubería de admisión de aire en general horizontal (40) que se extiende desde el lado posterior de dicha estufa (10) y que tiene dichos medios de parrilla montados en el extremo delantero de la misma, de modo que dicho aire para la combustión fluye hacia arriba desde dicha tubería de admisión (40) a través de dicho miembro de rejilla (62), para así mantener dicha combustión sobre la misma.

6. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 5, en la que dichos medios de escape comprenden:

: tuberías de escape primera y segunda (28a), (28b), teniendo cada una de dichas tuberías de escape un extremo de admisión (68a), (68b), situado por encima, y en general próximo a dicho miembro de rejilla (62), de modo que los gases de la combustión generados por dicha combustión sobre dicho miembro de rejilla (62) fluyen a lo largo de sustancialmente caminos directos a dichas aberturas de admisión (68a), (68b), teniendo cada una de dichas tuberías de escape (28a), (28b), un diámetro aproximadamente igual al diámetro de dicha tubería de admisión de aire (40).

7. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 6, en la que dichas tuberías de escape primera y segunda (28a), (28b) se extienden hacia fuera desde dichos extremos de admisión (68a), (68b), en direcciones opuestas la una con respecto a la otra.

8. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 7, en la que dichas tuberías de escape (28a), (28b) se extienden cada una a lo largo de un eje geométrico en general perpendicular a un eje geométrico de dicha tubería de admisión de aire (40), y dichos extremos de admisión (68a), (68b) de las mismas están situados sustancialmente equidistantes de dicho miembro de rejilla (62) de dicho extremo delantero de dicha tubería de admisión de aire (40), de modo que dichos gases de la combustión son recibidos sustancialmente por igual por dichas tuberías de escape (28a), (38b).

9. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 8, en la que dichos medios de escape comprenden además:

: tuberías de subida primera y segunda (30a), (30b) montadas en dichas tuberías de escape (28a), (28b) de modo que reciban de las mismas dichos gases de la combustión, estando dichas tuberías de subida (30a), (30b) conectadas a dichas tuberías de escape (28a), (28b) por partes de codo que fuerzan a que un flujo de dichos gases de la combustión hagan un cambio brusco de dirección de los mismos, de modo que se retarde dicho flujo de gases de la combustión y se aumente el tiempo de permanencia de los mismos en dichas tuberías de subida (30a), (30b).

10. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 9, en la que cada una de dichas tuberías de subida (30a), (30b) se extiende hacia arriba y hacia atrás, formando un ángulo predeterminado con la vertical, de modo que dicho flujo de gases de la combustión a su través mantenga un caudal que se selecciona para extracción óptima de calor de los mismos al pasar dichos gases a través de dichas tuberías de subida (30a), (30b).

11. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 10, en la que dicho ángulo predeterminado con el cual se extienden dichas tuberías de subida (30a), (30b), es de aproximadamente 40º por encima de la horizontal.

12. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 8, en la que dichos medios de escape comprenden además:

: al menos un tubo quemador (72) montado a través de dicha abertura de descarga (68a), (68b), de cada una de dichas tuberías de escape (28a), (28b), teniendo dicho tubo quemador (72) un ánima (122) para aspirar en ella aire caliente del exterior de dichas tuberías de escape (28a), (28b), y al menos un orificio transversal para descargar dicho aire caliente en dicho flujo de gases de la combustión en dichas tuberías de escape (28a), (28b).

13. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 12, en la que dicho tubo quemador (72) comprende:

: un miembro tubular que tiene un ánima central (122) para aspirar en ella dicho aire caliente, y una pluralidad de ánimas perforadas transversalmente que forman dichos orificios para descargar dicho aire en dicho flujo de gases de la combustión.

14. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 13, en la que hay una pluralidad de dichos tubos quemadores (72) montados a través de dicha abertura de admisión (68a), (68b) de cada una de dichas tuberías de escape (28a), (28b).

15. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 1, en la que dicho al menos un miembro de placa (88), (90a), (90b), (92), comprende:

: una pluralidad de dichos miembros de placa (88), (90a), (90b), (92) montados en dichos medios de tolva (66) de modo que forman un área de canaleta en pendiente hacia abajo dirigida hacia dicha abertura de descarga (64).

16. La estufa de pastillas de tiro natural (10) según la reivindicación 15, en la que dichos bordes superiores de dichos miembros de placa (88), (90a), (90b), (92), están montados fijos en dicho bastidor de dicha estufa (10), y dichos extremos inferiores de dichos miembros de placa (88), (90a), (90b), (92), están libres de fijación en un extremo inferior de dicha área de la canaleta adyacente a dicha abertura de descarga (64).