ES2272962T3 - Dispositivo para la combustion de combustibles. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de combustión de combustible (1) para la combustión de combustibles en una reacción química exotérmica que tiene: (a) un dispositivo (2) para proporcionar combustibles; (b) una cámara de combustión para la combustión de los combustibles proporcionados en una llama (10); (c) con la llama (10) y una bobina (22b) formando un circuito resonante secundario (10, 22b), caracterizado por el hecho de que la energía es acoplada en la llama (10) mediante un acoplamiento resonante con un circuito resonante primario (21, 22a).
Description
Dispositivo para la combustión de
combustibles.
Dispositivo de combustión de un combustible.
La invención se refiere con un dispositivo de
combustión de un combustible para la combustión de combustibles en
una reacción química exotérmica.
DE 1 274 781 describe un procedimiento y un
dispositivo para mejorar el rendimiento de la combustión en los
quemadores. El dispositivo presenta un elemento, para suministrar
combustibles así como un recinto para la combustión de los
combustibles suministrados junto a una llama. Así, la llama y la
bobina forman un circuito oscilante.
La combustión es una reacción química
(oxidación) de combustibles con oxígeno del aire, con liberación de
calor. Los hidrocarburos reaccionan formándose dióxido de carbono
CO_{2}, y vapor de agua H_{2}O. La combustión de combustibles
sólidos es iniciada calentando a una temperatura de ignición,
mientras que la combustión de combustibles líquidos, es causada por
gasificación intermedia mediante la superación momentánea del límite
de ignición de una chispa de ignición. En los combustibles
gaseosos, la combustión es inducida por medio de una chispa de
ignición mediante la superación momentánea del límite de ignición.
En la combustión se forman gases de escape. La calidad de la
combustión se puede determinar de la composición de los gases de
escape. En el sentido convencional, la combustión es una reacción
redox exotérmica que tiene el aspecto del plasma,la cual tiene
lugar con la emisión de radiación electromagnética, por ejemplo
radiación luminosa y térmica. En química, la oxidación es un
proceso químico en el cual una partícula emite electrones. Los
electrones emitidos son captados por otras partículas, por ejemplo
átomos de oxígeno y del cloro. Este proceso se conoce como
reducción. Cada proceso de oxidación está unido a un proceso de
reducción. Las reacciones basadas en una transferencia de
electrones de este tipo se llaman reacciones redox. La energía
participa en todas las reacciones químicas. Los sistemas de mayor
energía pasan a los sistemas de menor energía mediante la liberación
de energía. Inversamente, los sistemas de menor energía pasan a los
sistemas de mayor energía mediante el consumo de energía. Si se
libera energía térmica durante una reacción, se habla de reacción
exotérmica. Inversamente, si se absorbe energía, se produce una
reacción endotérmica. Mientras que algunas sustancias, por ejemplo
carbón de leña,al arder solamente resplandecen, otros combustibles,
tales como madera, gasolina o gas forman una llama.
Una llama de una vela presenta tres zonas de
brillo. Internamente, la llama contiene un núcleo oscuro que está
rodeado por una envoltura amarilla luminosa. La envoltura amarilla
luminosa está rodeada generalmente por una orla azul. El núcleo
relativamente frío contiene los vapores sin quemar de la sustancia
sólida. Se considera generalmente vapor la fase de gas de una
sustancia que es sólida o líquida a la temperatura ambiente. Estos
vapores se descomponen en la envoltura de la llama para formar los
gases quemados y las partículas finas de carbón que arden con
brillo intenso y emiten luz.
Estas partículas de carbón se queman solamente
cuando el aire entra en la orla exterior de la llama, sin ningún
impedimento. La orla de la llama forma la parte más caliente de la
misma. Una llama es así un flujo ardiente de gas, en el cual el
resplandor de la llama es causado por las partículas sólidas que
brillan intensamente. Al arder las llamas así, todos los gases
combustibles así como líquidos y sólidos citados producen los
vapores o los productos gaseosos de la descomposición que son
combustibles por encima de la temperatura de ignición. Las llamas
presentan una resistencia eléctrica en la envoltura de la llama
distinta de la del gas circundante. La envoltura de la llama puede
transportar cargas eléctricas. Una llama convencional es un fenómeno
de ionización térmica que se puede derivar del movimiento molecular
browniano.
La capacidad de las llamas para transportar
cargas eléctricas se utiliza para el control de la llama en los
llamados detectores de ionización de la llama (FID).El control de
la supervisión de la llama de ionización se basa en el efecto que
los gases calientes de la llama contienen átomos, moléculas o iones
eléctricamente cargados que son conducidos por la corriente
eléctrica.
La figura 1 muestra un detector de ionización de
la llama (FID) según el estado de la térmica. El detector de
ionización de la llama (FID) presenta un electrodo anular R y un
electrodo de punta S. La llama, que consta del núcleo K y de la
envoltura M, se provee de combustible.
Aplicando, mediante una fuente de tensión, una
tensión alterna entre los dos electrodos, se crea un campo eléctrico
alterno entre el electrodo anular R que rodea el núcleo K de la
llama y el electrodo de punta S. Mediante la aplicación de tensión
alterna al electrodo S de punta que penetra en la llama puede
medirse la corriente mediante un aparato de medida de la misma. A
pesar de la tensión alterna aplicada, la corriente medida no es
alterna, sino una corriente continua. Con el amperímetro se puede
comprobar si una llama está ardiendo. Mediante el efecto del
rectificador de la llama también puede comprobarse la presencia de
una llama detectada en el caso de un cortocircuito entre los
electrodos. Los detectores de ionización de la llama (FID) se pueden
también utilizar para medir la concentración de hidrocarburos en el
aire de salida y el aire circundante. En este caso, la ionización
de los átomos de carbono orgánico enlazados en una llama del
hidrógeno se utiliza como efecto de medida. La corriente iónica que
se produce en el campo eléctrico se amplifica y se indica
eléctricamente. La corriente iónica es proporcional al número de
átomos de carbono orgánico enlazados en la muestra de aire. La
concentración total de carbono se obtiene así en PPM. El límite de
verificación es en este caso
0.1 - 0.2 PPM.
0.1 - 0.2 PPM.
La figura 2a muestra un reactor del haz de
plasma según el estado de la técnica. En el reactor representado,
una mezcla del gas integrada por el N_{2} y O_{2} circula a
través de un tubo y va a parar a un campo de microondas. Un
generador produce las microondas, que se aplican a una guía de ondas
y se reflejan en el otro extremo de la guía de ondas. Esto da lugar
a la superposición de la onda de la entrada y la onda de la salida.
El reactor del jet de plasma se utiliza como catalizador del gas de
escape. Debido al tiempo de permancia de la mezcla de gas de O_{2}
y de N_{2} que atraviesa el campo de superposición de las
microondas se forma un plasma térmico que, con picos de
temperatura de hasta
10 000 Kelvin. Si debido a ello la microonda es pulsante, ésta da lugar a un plasma frío con una temperatura de 1000-2000 Kelvin. El plasma que se introduce en la cámara de reacción reduce la concentración de las sustancias peligrosas contenidas en el gas de escape.
10 000 Kelvin. Si debido a ello la microonda es pulsante, ésta da lugar a un plasma frío con una temperatura de 1000-2000 Kelvin. El plasma que se introduce en la cámara de reacción reduce la concentración de las sustancias peligrosas contenidas en el gas de escape.
En general, se entiende por plasma un gas o una
mezcla de gas ionizados. Si se proporciona continuamente energía a
estos gases, por ejemplo en forma de corriente eléctrica, éstos
pasan a un estado en el cual las moléculas neutrales del gas son
excitadas y, si se proporciona más energía, se forman con frecuencia
iones cargados positivamente y electrones cargados negativamente.
Esta mezcla, de partículas con carga neutra positiva y negativa se
denomina plasma.
Otra manera posible de reducir la concentración
de sustancias peligrosas es convertir un gas noble fácilmente
ionizable, tal como argón, como gas portador, en plasma, a través de
un campo eléctrico por medio de microondas.
La figura 2b muestra una disposición según el
estado de la técnica para la eliminación de sustancias nocivas. Un
generador de microondas produce un campo electromagnético. Las
microondas producidas se reflejan en un reflector y producen un
plasma, que se aplica vía una abertura a la sustancia nociva que se
eliminará. La sustancia nociva se trata, por ejemplo,de una
dioxina. Esto aumenta mucho el movimiento molecular browniano de
las moléculas de dioxina. El plasma de argón conduce a la
eliminación de las moléculas de dioxina debido a la alta
temperatura en una reacción química. Una desventaja de la
disposición representada en la figura 2b es que el generador para
la producción de las microondas consume una cantidad muy grande de
energía, requiriendo habitualmente un nivel de energía de 1 a 10
KW. En la disposición representada en la figura 2b, un plasma se
genera inmediatamente, y a continuación el plasma generado se ponen
en contacto con la sustancia peligrosa para ser eliminada, en una
cámara de reacción separada. La llama de combustión y el campo de
plasma formado por el reflector son separados localmente entre sí.
La eficacia de la disposición representada en la figura 2b para la
eliminación de sustancias nocivas es muy baja, debido a la gran
cantidad de energía requerida.
El objeto de la presente invención es
proporcionar así un dispositivo de combustión de un combustible para
conseguir la combustión de los combustibles, en los cuales la
proporción de sustancias nocivas que se forman por la combustión se
minimiza con poco consumo de energía.
La solución del problema según la invención, se
consigue produciendo una tensión alterna que cree una diferencia de
potencial, es decir un campo de tensión en una llama, cuya forma de
tensión permita que una carga fluya del cátodo al ánodo, por
ejemplo, una tensión contínua pulsante o una tensión alterna
superpuesta a una tensión contínua. Una tensión alterna pura no es
funcional, y una tensión contínua pura es solamente funcionalmente
inadecuada para resolver satisfactoriamente el problema según la
invención.
Junto con la tensión alterna que crea una
diferencia de potencial, la llama forma un espectro de dispersión
con una resistencia de la llama que varía según de la gama de
frecuencias.
El objeto, según la invención, se consigue
mediante un dispositivo de combustión de un combustible que tiene
las características especificadas en la
reivindicación 1 de la patente.
reivindicación 1 de la patente.
En el dispositivo de combustión de un
combustible según la invención, un campo eléctrico se superpone a la
llama. Debido a ello, el campo eléctrico produce un plasma de
reacción dentro de la llama. Mediante este plasma de reacción se
quema eficientemente el combustible introducido, de modo que las
concentraciones de las sustancias nocivas que se crean durante el
proceso de la combustión sean mínimas.
El dispositivo de combustión de un combustible
según la invención se distingue por un consumo de energía que es
menor de 100 vatios para un quemador de 10 kilovatios, es decir, la
energía eléctrica que se introduce es solamente el 0.1% de la
energía química total que se introduce.
Los combustibles proporcionados son quemados
casi en un 100%, con lo cual los subproductos indeseados son
evacuados con el gas de escape, tal como óxidos del nitrógeno
(NO_{x}) solamente en concentraciones muy bajas.
Cuando los hidrocarburos se queman como el
combustible, mediante el dispositivo de combustión de un combustible
según la invención se reduce la proporción de hidrocarburos sin
quemar, que representan además sustancias nocivas, también en el
gas de escape en una proporción casi nula.
Mediante la formación de un plasma de reacción
dentro de la llama se experimenta claramente la producción de
energía en comparación con los dispositivos de combustión
convencionales. Las sustancias tóxicas ambientalmente nocivas,
tales como dioxinas y furanis, son casi totalmente eliminadas por el
dispositivo de combustión de un combustible según la invención.
Mediante el plasma de reacción que se produce en
la llama aumenta la velocidad de reacción dentro de la llama así
como las temperaturas de combustión. La energía que se obtiene en la
reacción de combustión realizada,la llamada entalpía de reacción
depende de la velocidad de reacción. Por ejemplo, las moléculas del
hidrocarburo (CxHy) se introducen como combustible con el
dispositivo de combustión de un combustible. La energía producida
por el dispositivo de combustión de un combustible es tanto mayor
cuanto mayor es el número de moléculas del hidrocarburo que
reaccionan con el oxígeno (O_{2}) por unidad de tiempo. Mediante
la producción de plasma aumenta la temperatura de combustión, y por
consiguiente la velocidad de reacción. Por ello no aumenta
significativamente la producción de energía, y entonces el aumento
de energía del proceso de combustión es solamente el contenido
térmico de los gases de combustión por el efecto de oxidación
residual. La carga de las sustancias nocivas son significativamente
reducidas por el dispositivo de la combustión de un combustible
según la invención. El dispositivo de la combustión de un
combustible según la invención permite que la producción de la
energía aumenta alrededor de 1-3%, dependiendo del
combustible.
El dispositivo de combustión de un combustible
según la invención presenta esencialmente las ventajas
siguientes:
la producción de energía aumenta en comparación
con los dispositivos de combustión de un combustible convencional;
la proporción de sustancias nocivas en los gases de escape emitidos
se minimiza. Estas sustancias nocivas pueden, ser por ejemplo
óxidos de nitrógeno o hidrocarburos sin quemar.
Los componentes del dispositivo de combustión de
un combustible pueden ser de dimensiones menores para una misma
energía.
Además, la emisión de ruidos se puede reducir
alrededor de 10 decibelios.
Otra ventaja del dispositivo de la combustión de
un combustible según la invención es que la forma de la llama puede
depende del campo eléctrico aplicado. Debido a ello se puede
conseguir que la llama de combustión producida llene todo el
recinto de combustión o, alternativamente, alcance parte de la
cámara de combustión.
El dispositivo de combustión de un combustible
según la invención se puede utilizar de todos los aspectos en los
cuales se produce un fuego abierto o una llama abierta.
Éstos son especialmente:
- -
- plantas para la producción de calor procedente de vapor y de procesos industriales;
- -
- calefacciones;
- -
- turbinas de gas;
- -
- planta de incineración de basura;
- -
- mecanismos de accionamiento de toberas;
- -
- hornos de alta temperatura; y
- -
- motores de combustión.
La esencia de la invención consiste en que un
campo eléctrico se aplica a la llama de combustión para producir un
plasma de reacción en la llama. Por ello, el campo eléctrico se
aplica a la llama mediante por lo menos dos electrodos.
En una forma de realización preferida del
aparato de la combustión del combustible según la invención, los
electrodos están conectados a un generador de tensión.
Por ello, el generador de tensión produce
preferiblemente una tensión alterna.
En una forma de realización preferida,está
previsto un transformador para la transformación elevadora de la
tensión alterna producida por el generador de tensión, con lo cual
se produce el desplazamiento de la carga,en promedio estadístico,
en solamente una dirección del transporte de la carga.
La tensión alterna aplicado puede tener diversas
formas de señal.
En una primera realización, la tensión alterna
producida es aproximadamente sinusoidal, con lo cual las semiondas
positivas presentan una mayor amplitud que las semiondas negativas,
o viceversa.
En una realización alternativa, la tensión
alterna producida es de forma pulsante con lo cual además comprende
una desviación en el plano de la función de tensión entre la media
función positiva y
negativa.
negativa.
En una realización alternativa, el generador de
tensión produce no solamente la tensión alterna sino también una
tensión contínua. Por ello, la tensión alterna puede ser una tensión
sinusoidal pura.
En este caso, un campo eléctrico de la corriente
contínua se superpone además al campo eléctrico de corriente
alterna en el recinto de combustión.
La fuerza del campo eléctrico aplicado a la
llama está preferiblemente entre 0.1 y 10 kV/cm.
En una realización alternativa, la frecuencia
del campo eléctrico aplicado a la llama está entre 50 hertzios y 2
gigahertz.
La cámara de combustión puede ser abierta o
cerrada.
La cámara de combustión puede también contener
un medio de la combustión, en el cual se forme la llama, por
ejemplo, un cuerpo catalítico de del quemador o un cuerpo del
quemador del poroso.
En una realización alternativa del aparato de la
combustión de combustible según la invención, la cámara de
combustión es un compartimiento abierto.
En una realización alternativa, la cámara de
combustión es una cámara de combustión cerrada.
En principio, está previsto que el combustible
pueda ser cualquier combustible deseado.
En una realización alternativa, el combustible
se provee que es una mezcla del gas.
En una realización particularmente preferida, la
mezcla de gas de combustible introducida es una mezcla del
hidrocarburos.
Un campo eléctrico se aplica mediante por lo
menos dos electrodos a la llama, para producir un plasma de
reacción.
Un campo eléctrico se aplica a la llama mediante
por lo menos dos electrodos, entre los cuales en una realización
posible está situado por lo menos un electrodo de rejilla para
influenciar las oscilaciones, para producir un plasma de
reacción.
Un campo eléctrico de corriente contínua se
aplica por medio de los dos electrodos, y un campo eléctrico de
corriente alterna se aplica mediante los electrodos de rejilla. Esta
disposición es equivalente a una disposición tubular, por ejemplo
un triodo o un pentodo.
De este modo los electrodos de rejilla
controlan el flujo de la carga dentro de la combustión de la
llama.
Así una tensión contínua pura puede estar
presente entre el ánodo y el cátodo cuando las corrientes de control
por el cambio de frecuencia fluyen en los electrodos de la
rejilla.
De este modo, por lo menos un electrodo presenta
preferiblemente un extremo del electrodo para aumentar la fuerza del
campo eléctrico.
El otro electrodo es preferiblemente un
electrodo anular.
En una realización particularmente preferida,
los dos electrodos junto con la llama forman un condensador, que
está conectado en un circuito resonante eléctrico, con lo cual la
llama forma un elemento RC.
De forma de realización alternativa, sustancias
inútiles, por ejemplo la basura, es incinerada por la llama en la
cámara de combustión cerrada del aparato de la combustión de
combustibles.
Las sustancias inútiles forman el combustible
introducido.
De forma de realización alternativa del
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención, la
forma de la llama en la cámara de combustión puede ser variada
cambiando la fuerza del campo y la fre-
cuencia del campo eléctrico E que se aplica a la llama.
cuencia del campo eléctrico E que se aplica a la llama.
Esto ofrece la ventaja particular que la llama
puede alcanzar deliberadamente áreas específicas dentro de la
cámara de combustión. La llama se puede emparejar así a las
dimensiones físicas de la cámara de combustión, y la fuerza del
campo y la frecuencia del campo eléctrico aplicado pueden
preferiblemente ser fijadas tales que la cámara de combustión está
llenada totalmente.
De forma de realización alternativa, el
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención
tiene un dispositivo que se mezclaba para premezclar los
combustibles introducidos.
En el dispositivo de la combustión de
combustibles según la invención, la ignición ocurre preferiblemente
por el uso del campo eléctrico.
De forma de realización alternativa del
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención,
también se proporciona un dispositivo de ignición, para encender
los combustibles introducidos. A modo de ejemplo, este dispositivo
de ignición produce una chispa de ignición para iniciar la
combustión.
En una realización particularmente preferido del
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención,
por lo menos uno de los dos electrodos comprende un material
catalítico activo.
Este material catalítico activo es
preferiblemente platino.
De forma de realización alternativa del
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención, uno
de los dos electrodos es un electrodo de inyección, a través de el
cual se rocían los combustibles, o se atomiza por medio de
oscilaciones del ultrasonido, en la cámara de combustión.
De forma de realización alternativa del
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención, uno
de los dos electrodos es un electrodo de inyección.
Preferiblemente la llama es cargada
electromagnéticamente medianterga el electrodo de inyección.
Un campo electromagnético alterno se puede
acoplar en la llama vía un sistema de la antena que formado por el
electrodo anular.
La invención también proporciona un
procedimiento para la combustión de combustibles por medio de una
llama en una reacción química exotérmica que comprende las etapas
siguientes, a saber:
Proporcionan los combustibles en una cámara de
combustión para producir la llama,
un campo eléctrico se aplica a la llama para
producir un plasma de reacción con un alto grado de la ionización
dentro de la llama.
En este caso, un campo que eléctrico alterno se
aplica preferiblemente a la llama.
El campo eléctrico alterno se puede también
juntar en la llama vía una guía de onda.
El campo eléctrico alterno se puede en este caso
generar por un generador de microondas.
Además del campo eléctrico alterna, un campo
eléctrico de la corriente contínua se aplica a la llama en una
realización alternativa del procedimiento según la invención.
Las fuerzas del campo del campo eléctrico están
preferiblemente entre 0.1 kV/cm y 10 kV/cm.
En el procedimiento según la invención, el campo
eléctrico se aplica a la llama por medio por lo menos de dos
electrodos.
La fuerza del campo eléctrico alterno que se
superpone en el campo de una tensión contínua tiene una forma de
onda sinusoidal, en una primera realización.
En una realización alternativa del procedimiento
según la invención, la fuerza del campo eléctrico alterno tiene una
forma de onda pulsante.
La naturaleza de la pulsación de una tensión
contínua es tan importante justo como su perfil de la curva del
pulso. La frecuencia y la forma de onda de una tensión alterna Que
se sobreponga en una tensión contínua son también importantes.
Si la anchura del pulso con la subida
correspondiente del flanco del pulso a partir de 1 kV/ns baja por
debajo del 500 ms o menos, los combustibles sólidos dentro del
cuerpo de la llama serán pulverizados más a fondo. La subida del
flanco del pulso y la anchura del pulso son una medida de la
descomposición particular de combustibles sólidos, tales como polvo
de carbón.
En el caso de la incineración de la basura, esto
evita una cantidad grande de polvo que es convertido, y evita la
adherencia de hidrocarburos sin quemar.
Una reacción de la combustión de la
radiofrecuencia causada por un alto voltaje es altamente deseable,
puesto que se forman un número de fenómenos de la llama del plasma
que se crean por un tiempo y una intensidad cortos, y conduce a
descargar a corto plazo, intensivo dentro de la llama. Sin embargo,
un equilibrio se puede calcular para la energía introducida vía la
resistencia de la llama.
En un desarrollo particularmente ventajoso del
dispositivo según la invención, el campo de la radiofrecuencia
funciona de manera que el plasma que se forma en la mezcla de
combustible/aire en la cámara de combustión esté en equilibrio
térmico, aunque la energía que se introduce puede también ser
pulsada solamente.
El campo de la radiofrecuencia de un campo
eléctricamente pulsado de tensión contínua o de un campo de tensión
contínua que se superponga en un campo alterno es regulado según la
invención formando la combustión de estado estacionario del plasma
y así una descarga de alta intensidad uniforme del plasma, con
solamente una inclinación de menor importancia de la descarga. En
vez de esto, debido a la alta frecuencia según la invención se
consigue que se formen esas descargas a corto plazo, de alta
impedancia del plasma dentro de la llama, en forma de flashes del
plasma, que dan lugar a energía intensivo, para el radicalización de
la mezcla de hidrocarburo/aire. Estas descargas del plasma
obviamente no actúan por solamente un tiempo corto, sino que son
particularmente intensivas debido al número de ellas en el área
adyacente al electrodo cuando las altas diferencias potenciales
están presentes. Esto explica la cantidad pequeña de energía
introducida en la llama.
En un perfeccionamiento particularmente
ventajoso, el campo de la radiofrecuencia funciona en una frecuencia
en la zona del megaciclo. Una frecuencia tan alta como esto
contribuye a la formación de la combustión homogeneamente de estado
estacionario del plasma en el equilibrio térmico, en el cual los
procesos de la igualación ocurren en virtud de descargas en la
forma de plasma de alta impedancia descargan, así dando por
resultado una reacción intensiva de la llama.
Es particularmente ventajoso que el plasma sea
producido por un campo de la radiofrecuencia con una forma de onda
pulsada con los bordes escarpados, en los cuales, en otro
perfeccionamiento, la forma de onda pulsada con los bordes
escarpados se limita a los valores de menos que o al igual a cerca
de 500 V/us. Las formas de onda de tensión tales como éstos asisten
a la formación de las descargas de alta impedancia del plasma, que
no se queman por solamente un tiempo corto, dentro de la llama.
En otro desarrollo, el campo de la
radiofrecuencia se regula para tener una forma de onda esencialmente
sinusoidal, que puede tener una forma de onda
escarpado-afilada en el área de los flancos de la
función sinusoidal.
Es particularmente ventajoso que la descarga del
plasma sean formadas de corona-descarga y/o las
descargas de la flámula en el electrodo, para producir un contacto
fiable de la llama y reducir el desgaste del electrodo. En este
caso, en un desarrollo, los hilos de rosca del plasma pueden
propagar en la forma de una viga divergente del electrodo a la
llama.
En un perfeccionamiento ventajoso, las descargas
se forman entre un solo electrodo en la llama, en la cámara de
combustión.
Esto tiene la ventaja que la geometría del por
lo menos un electrodo causa los picos de la fuerza del campo en el
campo de la radiofrecuencia, que conducen a la formación de las
descargas a corto plazo del plasma en la llama. Una concentración de
los efectos del campo de la radiofrecuencia en la llama tal como
esto permite no sólo que la llama sea encendida de modo fiable, sino
también que funcione de modo fiable.
A modo de ejemplo, es de mérito proporcionar un
electrodo en el centro del área de la reacción de la llama técnica,
que inicia una descarga de la ignición del punto por medio de una
disposición del transformador Tesla, en el comienzo de la
reacción.
La capacidad de desgaste es un factor dinámico
del control de la llama y se puede utilizar como constante dinámica
de la optimización del control de la llama.
Las llamas se hacen para oscilar en su
frecuencia natural, en las frecuencias específicas. La oscilación de
la llama puede ser controlada por frecuencia.
De acuerdo con el principio de la superposición,
el uso de dos tensiones alternas A la llama da lugar a una
diferencia entre las frecuencias de las dos tensiones alternas, y
éste hace una contribución significativa a evitar las separaciones
de la llama, y a la supresión dinámica que llega más allá de las
llamas.
La frecuencia de un campo eléctrico alterno está
preferiblemente entre 50 Hz y 2 GHz.
De forma de realización alternativa del
procedimiento según la invención, los combustibles introducidos son
encendidos por el uso de un campo eléctrico, con la reacción química
exotérmica que es iniciada.
De forma de realización alternativa del
procedimiento según la invención, un dispositivo de ignición se
proporciona además, por medio del cual se encienden los
combustibles introducidos.
De forma de realización alternativa del
procedimiento según la invención, los combustibles son primero de
todo mezclados estequiométricamente por medio de un dispositivo que
se mezcla, y después introducen en la cámara de combustión.
Los combustibles se rocían preferiblemente en la
cámara de combustión.
La cámara de combustión está formada
preferiblemente por un cilindro del motor y un pistón del motor, que
pueden moverse en ella, para transmitir energía.
En una primera realización la cámara de
combustión es un horno de tambor giratorio.
En otra realización el primer electrodo está
formado por una rejilla del electrodo de aguja, y el segundo
electrodo está formado por una rejilla del quemador de rejilla.
En la realización preferida la cámara de
combustión tiene una primera abertura para el aire de entrada que
se introduce, y una segunda abertura para extraer el aire de
escape.
Las realizaciones preferidas del dispositivo de
la combustión de combustibles según la invención, del procedimiento
según la invención para la combustión de combustibles serán
descritas en el texto siguiente con referencia a las figuras
adjuntas, para explicar las características según la invención.
En las figuras:
La figura 1 muestra un detector de ionización
de la llama según el estado de la técnica;
La figura 2a muestra un generador del haz de
plasma según el estado de la técnica;
La figura 2b muestra un catalizador de
sustancias nocivas según el estado de la técnica;
La figura 3 muestra una primera realización del
dispositivo del combustible según la invención;
La figura 4a muestra una primera realización del
electrodo de punta tal como se utiliza en el dispositivo de
combustión de combustibles según la invención;
La figura 4b muestra una segunda realización del
electrodo de punta tal como se utiliza en el dispositivo de
combustión de combustibles según la invención;
La figura 5 muestra una segunda realización del
dispositivo de combustión de combustibles según la invención;
La figura 6a muestra una tercera realización del
dispositivo de combustión de combustibles según la invención;
La figura 6b muestra la tercera realización,
representada en la figura 6a, del dispositivo de combustión de
combustibles según la invención en un lazo de control;
La figura 7 muestra una cuarta realización del
dispositivo de combustión de combustibles según la invención;
La figura 8 muestra una tensión alterna, que se
aplica a los electrodos, según una realización del dispositivo de
combustión de combustibles según la invención;
La figura 9 muestra otra señal del tensión
alterna, que se aplica a los electrodos, según otra realización del
dispositivo de combustión de combustibles según la invención;
La figura 10 muestra otra señal de tensión, que
se aplica a los electrodos, según otra realización del dispositivo
de combustibles según la invención;
La figura 11 muestra otra señal de tensión
alterna, que se aplica a los electrodos del dispositivo de la
combustión de combustibles según la invención, según otra
realización;
La figura 12 muestra la disposición del
dispositivo de la combustión de combustibles según la invención en
un circuito resonante;
La figura 13 muestra al circuito equivalente
del circuito resonante en la figura 12;
La figura 14 muestra un motor de
combustión
La figura 15a muestra una señal pulsante tal
como se acopla al circuito resonante del motor de combustión según
la figura 14;
La figura 15b muestra una señal de tensión
alterna tal como se aplica al electrodo del punto del motor de
combustión según una realización preferida del motor de combustión
de la figura 14;
La figura 16 muestra una primera realización del
aparato de incineración de basura;
La figura 17 muestra una segunda realización del
aparato de la incineración de basura;
La figura 3 muestra la disposición básica del
dispositivo 1 de combustión según la invención. El dispositivo 1 de
combustión de combustibles se utiliza para la combustión de
combustibles en una reacción química exotérmica. El dispositivo 1
de la combustión de combustibles tiene un dispositivo 2 para los
combustibles introducidos. La realización ilustrada en la figura 3
utiliza una mezcla del gas para los combustibles. En este caso, los
gases que se quemarán se introducen en un dispositivo 3, que
premezcla los gases que se quemarán estequiométricamente, y emiten
la mezcla del combustible vía una línea de gas 2. La línea de gas 2
tiene una abertura de salida 4 a través de la cual la mezcla de gas
fluye. Un electrodo 5 anular está dispuesto alrededor de la abertura
de salida 4, y está conectado vía un cable 6 a un generador 7 de
tensión. El generador 7 de voltaje está conectado a un electrodo 9
de punta vía un cable 8. Se produce un campo eléctrico E en la
cámara de combustión abierta entre los electrodos 5, 9 por el uso
de un voltaje eléctrico U entre el electrodo 5 anular y el electrodo
9 de punta.
El campo eléctrico E enciende la mezcla de gas
que fluye hacia fuera, el cual se quema en una llama 10 de
combustión. La llama 10 tiene un núcleo 10a y una envoltura 10b. La
llama 10 se quema en una cámara de combustión. En la realización
representada en la figura 3, la cámara de combustión está abierta.
En una realización alternativa, la cámara de combustión es una
cámara de combustión cerrada. El campo eléctrico E que se aplica a
la llama 10 da lugar a un plasma de reacción que se forma en la
llama 10, con el plasma de la reacción teniendo un alto grado de la
ionización. La tensión alterna que se aplica a los dos electrodos 9,
5 está preferiblemente en una frecuencia f entre 50 Hz y 2 GHz. En
este caso, la tensión alterna puede ser sinusoidal o pulsante.
Además, el generador 7 de tensión produce preferiblemente además una
tensión de corriente contínua para aplicar un campo eléctrico de la
corriente contínua también en la llama 10, además del campo
eléctrico alterno. La fuerza del campo eléctrico aplicado E es en
este caso preferiblemente 0.1 - 10 kV/cm.
Una reacción exotérmica de carga acelerada
ocurre en la llama 10. El campo eléctrico aplicado E, que abarca un
campo eléctrico de corriente contínua y un campo eléctrico alterno,
da lugar a los iones y a los electrones que son producidos en la
llama.
Las fases más importantes de la reacción dentro
del proceso de la combustión de reacciones exotérmicas
redox-reactivas son la radicalización térmica, las
grietas y la resistencia a la reacción de combustión
redox-reactiva. La radicalización térmica y la
formación del plasma son reforzados por los radicales aplicados de
E. Los radicales que se forman alcanzan su estado de energía hasta
que una parte de la reacción redox inicia la reacción redox química.
El tiempo de reacción de la reacción redox disminuye como el grado
del radicalización de los aumentos redox de las partes de la
reacción. Esto significa que aumenta el gradiente exotérmico de la
temperatura. La temperatura dentro de la llama 10 y la eficacia n de
la combustión también aumenta.
Las moléculas de combustible introducidas se
rompen por efecto térmico. El campo eléctrico aplicado E acelera la
combinación de partes de la reacción redox radicalizadas e
ionizadas, de modo que la velocidad de la reacción aumenta
considerablemente. El campo eléctrico E cambia de posición el
equilibrio electroquímico de la reacción de combustión. Cambian los
parámetros estáticos, electrodinámicos y cinéticos. De la
comprestiva se acortan los tiempos de resistencia a la combustión.
El plasma de reacción de la llama preserva una resistencia muy alta
a la ionización la resistencia R de la llama del plasma producido es
menor que la resistencia eléctrica de una llama convencional. El
grado de ionización I que reproduce en este caso dentro del plasma
depende de la frecuencia, gradiente de los flancos y la proporción
de los pulsos del voltaje de tensión alterna Eléctrico aplicado
U.
El campo que eléctrico alterno se forma, con
respecto a la fuerza del campo y a la frecuencia, de una manera tal
que el grado de ionización I dentro de la llama sea óptimo. Mientras
que el grado I de ionización aumenta, la proporción de sustancias
nocivas disminuye, puesto que las sustancias de la combustión se
queman lejos totalmente. El grado de la ionización no debe sin
embargo, aumentarse del modo demasiado brusco, para evitar que se
pierda demasiada la energía eléctrica en forma de calor. El ajuste
de la fuerza del combustible y de la frecuencia del campo eléctrico
aplicado E permite influenciar el cociente de los productos de la
reacción redox química con respecto a otro. Si, por ejemplo, dos
sustancias A, B reaccionan con los productos C, D, la proporción de
los productos C, D se puede influenciar por la frecuencia f y la
fuerza del campo del campo eléctrico E que se aplica a la llama 10.
El aparato 1 del combustible según la invención permite así que la
proporción de productos nocivos del combustible sea reducida
deliberadamente.
Las figuras 4a, 4b muestran distintas
realizaciones del electrodo 9 de punta dentro del dispositivo 1 de
combustible según la invención. Los electrodos 9a y 9b del punto
dan lugar en la compresión de las líneas de la fuerza, y así a un
aumento local en la fuerza del campo. En la realización del
electrodo 9a del punto ilustrado en la figura a, un alambre 11a con
un diámetro de 1/10 a 1/100 milímetro se acomoda en una cubierta 1a.
La envoltura 1à se compone de un material del aislamiento o de un
de cerámica, tal como cuarzo. Este alambre 11a está conectado vía
el cable 8 con el generador 7 del voltaje. Una bola 1a, que diámetro
es más grande que el diámetro del alambre 11a, está situada en el
extremo de la línea de alimentación del alambre 11a. El alambre 11a
se compone convencionalmente de una aleación de tungsteno y acero.
La bola 13a se compone además de una aleación de tungsteno y acero
antes de la ignición. Después de la ignición, una capa del carburo
de tungsteno se forma en la bola 13a, la cual es resistente a las
altas temperaturas.
La figura 4b muestra una realización alternativa
del electrodo 9 de punta. En la realización representada en la
figura 4b, el electrodo 9b de punta tiene un punto esférico 13b.
Debido a que el punto 13b termina en una forma cónica, se consigue
una densidad particularmente más alta de la fuerza del campo.
La figura 5 muestra otra realización del
dispositivo 1 de la combustión de combustibles según la invención.
La realización representada en la figura 5 también tiene un
transformador 14, que contiene una primera bobina 14a y una segunda
bobina 14b. El transformador 14 intensifica la tensión de corriente
continua producida por la fuente 7 de voltaje de acuerdo con el
cociente de la transformación de las dos bobinas 14a, 14b. La
tensión de corriente continua elevada se aplica vía los cables 6, 8
a los dos electrodos 5, 9 para producir un campo eléctrico alterno.
La realización representada en la figura 5 permite que
particularmente se consigan las altas fuerzas del campo
eléctrico.
La figura 6a muestra una tercera realización del
dispositivo 1 de la combustión de combustibles según la invención.
En la realización representada en la figura 6a, el contraelectrodo 9
no está formado por un electrodo de punta sino por un
contraelectrodo 9 que rodea un cilindro de cristal que es de
material aislante. El cilindro 15 que es de material aislante está
cubierto con el contraelectrodo 9. El interior del cilindro 15 forma
la cámara de combustión de la llama 10. El cilindro 15 es
preferiblemente un tubo de cuarzo. La llama 10 absorbe la carga
eléctrica vía el cuarzo 15, de modo que una corriente reactiva
capacitiva pueda fluir como resultado del campo eléctrico alterno.
Si el generador 7 de tensión aplica además una tensión de corriente
continua a los electrodos 5 y 9, también fluye una corriente
continua pequeña.
La figura 6b muestra la tercera realización (tal
como se representa en la figura 6a) del dispositivo 1 de combustión
de combustibles según la invención en un lazo de control. La llama
10 quema la mezcla provista del gas y emite los gases de escape
ascendentes a un detector 16 del gas de escape. El detector 16 del
gas de escape detecta la composición química del gas de escape, y
determina la proporción de sustancias nocivas, por ejemplo, la
proporción de óxido del nitrógeno dentro del gas de escape. El
detector 16 del gas de escape proporciona datos vía una línea de
datos 17 a un regulador 18, de los datos introducidos que indican la
proporción de las sustancias nocivas que se destruirán en el gas de
escape. El regulador 18 utiliza las líneas 19 de control para
controlar la amplitud (U) y la frecuencia f de voltaje U producido
por el generador 7 de voltaje. De esta manera, se ajustan la
|U| y la frecuencia f de la amplitud del campo eléctrico E
suministrado a la llama 10 La disposición que se ilustra en la
figura 6b representa un lazo de control 20 por medio del cual la
proporción de sustancias nocivas en los gas de escape producidos
por la llama ardiente 10 puede ser reducida al mínimo. Para este
propósito, el regulador 8 varía la frecuencia y la amplitud del
voltaje hasta que el detector 16 del gas de escape detecta la
proporción mínima de sustancias nocivas. El sistema de control
representado en la figura 6b permite que se fabriquen hornos de
calefacción respetuosos con el medio ambiente. La producción de
plasma dentro de la llama 10 reduce al mínimo la proporción de
sustancias nocivas. En este caso, la frecuencia f y la amplitud del
campo eléctrico aplicado E se controlan de tal manera que la
concentración de las sustancias nocivas emitidas sea mínima.
De forma de realización alternativa, el
regulador 18 puede ser programado para diversas mezclas de
combustible/gas provistas por el mezclador 3.
La figura 7 muestra una cuarta realización del
dispositivo 1 de combustión de combustibles según la invención. En
la realización ilustrada en la figura 7, el electrodo de oposición
está formado por la tierra o el chasis. La ventaja de la
realización ilustrada en el cuadro 7 es que no hay necesidad de
proporcionar un electrodo de oposición o electrodo de punta.
Las figuras 8 a 11 muestran las distintas formas
de onda de la señal del voltaje U que se aplica a los electrodos 5,
9. La forma de onda del voltaje que se ilustra en la figura 8 es una
tensión de corriente alterna Sinusoidal, en el cual se sobrepone
una tensión de corriente continua U0. En este caso,
preferiblemente,el cociente de la amplitud de la tensión de
corriente alterna |\overline{U}| respecto a la tensión de
corriente continua U0 es aproximadamente la unidad, según se
representa en la figura 9.
La figura 10 muestra otra forma de onda posible
de la señal aplicada de la tensión de corriente alterna, con el
flanco ascendente de la señal siendo más escarpado que el flanco
descendente de la señal. La señal aplicada de la tensión de
corriente alterna es pulsante. El flanco ascendente de la señal
presenta una inclinación de, por ejemplo, por ejemplo, 2 kV/ms.
Esto permite que se alcance un gradiente particularmente alto de
ionización dentro de la llama.
El cuadro 11 muestra otra variante de una señal
de la tensión de corriente alterna aplicada a los electrodos 5, 9.
La señal de la tensión de corriente alterna representada en la
figura 11 es pulsante. La proporción del pulso, es decir, el
cociente entre la duración del pulso \Delta_{pulso} de t y el
tiempo de la repetición del pulso \Delta_{la \ pausa} de t,
preferentemente, es aproximadamente 1/3. Mientras que la duración de
los pulsos de voltaje aplicados aumenta, la resistencia R de la
llama baja asintóticamente a una resistencia R _{0}. El gradiente
del flanco de los pulsos de voltaje es, por ejemplo, 2 kV/ms. Las
amplitudes típicas de los pulsos de voltaje se están alrededor de
los 8 kilovoltios. La llama oscila armónicamente como resultado del
uso de la tensión de corriente alterna pulsante.
La figura 12 muestra la tercera realización del
dispositivo 1 de la combustión de combustibles según la invención,
tal como se representa en la figura 6a, en un circuito resonante. La
tensión U producida por el generador 7 de tensión se aplica al
circuito secundario vía el condensador 21 y un transformador 22, que
comprende dos bobinas acopladas 22a, 22b. El electrodo 5 del anillo
está conectado con la bobina secundaria 22b vía un cable 23. El
electrodo de oposición 9 está conectado con una fuente 25 de la
tensión de corriente contínua vía un cable 24. La envoltura 10b de
la llama 10 forma un contraelectrodo para el electrodo cilíndrico 9.
La cobertura 10b de la llama forma una superficie del condensador.
La energía se inyecta vía el circuito resonante. El circuito
resonante secundario comprende la inductancia 22b del acoplador y un
condensador. Este condensador está formado a través del
contraelectrodo envolvente 9, por la envoltura 10b de la llama y el
dieléctrico del
aire.
aire.
La figura 13 muestra el circuito equivalente del
circuito resonante representado en la figura 12. El electrodo 9 y
la envoltura 10b de la llama forman un condensador 26, con la
resistencia 27 de la llama conectada en paralelo con él. Un voltaje
de polarización de la C.C. de 1 a 10 kilovoltios se aplica por medio
de la fuente 25 de la tensión de corriente continua. El circuito
resonante estabiliza la forma de la llama, y la manera como se
quema el combustible. El circuito resonante secundario es un
circuito resonante de RCL. El circuito resonante tiene una
frecuencia de resonancia f _{R}. La llama puede actuar como un
circuito resonante semiabierto o como un circuito resonante
cerrado. La llama 10 actúa como circuito resonante abierto o como
antena, con el propio cuerpo de la llama actuando como
amortiguador de la energía.
La figura 14 demuestra una realización preferida
de un motor de combustión interna según la invención, con poca
emisión sustancias nocivas. El motor de combustión interna tiene un
dispositivo (no representado) para la alimentación del combustible.
El combustible se introduce en una cámara de combustión cerrada 28,
a modo de cámara de combustión. La cámara de combustión 28 está
formada por un cilindro 29 del motor y por un pistón 20 del motor
desplazarle y diseñada para transmitir energía. Un electrodo 9 de
punta sobre el en la cámara de combustión 28. Las realización
preferidas de un electrodo 9 de punta están representada en las
figuras 4a, 4b. El pistón 30 puede moverse hasta un punto muerto
superior OT dentro del cilindro 29 del motor. El electrodo 9 del
punto extiende en la cámara de combustión 28 una distancia L1. La
distancia entre la cara superior de la cámara de combustión y el
punto de centro superior OT es L2. De forma de realización
alternativa, la distancia L1 es mayor que la diferencia entre L2 y
L1. Tan pronto como el pistón 30 haya alcanzado el punto muerto
superior OT de, un pulso de voltaje se inyecta en la bobina 31b del
circuito resonante vía un transformador 31, que tiene dos bobinas
31a, 31b. Un condensador 32 está conectado en paralelo con la bobina
31b del circuito resonante. Una fuente 32 del tensión continua.
Está conectada en serie entre el electrodo 9 de punta y la bobina
31b del circuito resonante. El electrodo de oposición para el
electrodo 9 de punta esta formado preferiblemente por el cilindro
puesto a tierra 29 del motor.
La señal del voltaje ilustrada en la figura 15b
se aplica al electrodo 9 de punta. El transformador 31 acopla el
voltaje U1 en la bobina 31b del circuito resonante, de modo que el
circuito resonante formado por el condensador 32 y la bobina 31
comience a oscilar. Se amortigue la oscilación resultante, de modo
que su amplitud disminuye. La amplitud del voltaje pulsado que es
producido por el generador del voltaje es, por ejemplo, de 2
kilovoltios. Las distancias entre los distintos pulsos de voltaje
del pulso de voltaje U1 están determinadas por la velocidad de
motor. Una oscilación, con una sinusoidal del tensión continua
amortigua es aplicada al electrodo 9 de punta por el circuito
resonante 31b, 32, con una tensión continua U _{0} superpuesto.
La señal del voltaje formada de esta manera se ilustra en la figura
15b. El primer pulso de una secuencia del pulso de voltaje enciende
la mezcla del combustible que introducido en la cámara de
combustión. Los pulsos de voltaje subsecuentes en la secuencia del
pulso mantienen el plasma que se forma en la llama de la explosión.
La ignición ocurre preferiblemente poco antes de que el pistón 30
haya alcanzado el punto muerto superior OT. El motor de combustión
interna según la invención, como se ilustra en el cuadro 14, no
requiere su propio dispositivo de la ignición. Esto se puede
proporcionar además opcionalmente. El motor de combustión interna
según la invención es un motor de ciclo-Otto o un
motor diesel. La frecuencia f de los pulsos de voltaje producidos
por el circuito resonante 31b, 32 puede esta comprendido en una
gama entre 50 hertzios y 2 gigahertz. El motor de combustión interna
que se ilustra en la figura 14, según la invención, se caracteriza
por un diseño particularmente simple. No hay necesidad de un
enchufe de chispa convencional para la ignición. La ignición es
proporcionada por el electrodo 9 de punta. Como resultado de la
producción del plasma dentro de la llama de la explosión, la
combustión dentro de la cámara de combustión 28 ocurre
particularmente, con eficacia alta. La proporción de las sustancias
nocivas que se forman en este caso es particularmente baja, debido
al plasma que se forma en la llama de la explosión.
La figura 16 muestra una primera realización de
un aparato 33 de incineración de basura. El aparato 33 de
incineración de la basura, como se ilustra en la figura 16, tiene
una cámara de combustión 34, que es un horno de tambor giratoria 34
en la realización representada en la figura 16. El horno de tambor
giratorio 34 gira continuamente por los conductores 36, 37 del
rodillo. La sustancia 38 de la basura que se incinerará está
situada en el fondo del horno de tambor giratorio 34. La sustancia
38 de la basura se introduce dentro del tambor giratorio 34
mediante una abertura. Un electrodo 9 de punta penetra en el horno
de tambor giratorio 34. El electrodo 9 de punta está conectado al
generador 7 del tensión vía un cable 8. El generador 7 del tensión
produce un tensión alterna Y tensión continua. El voltaje producido
se aplica a un electrodo 39 de la cubierta del horno vía un cable
6. El voltaje U que se genera para la incineración de la basura
está, por ejemplo, entre 30 y 45 kilovoltios. Esto da lugar a un
campo eléctrico tan fuerte E dentro de la cámara de combustión 34
que la sustancia inútil 38 contenida en él comienza a quemarse. La
sustancia 38 de la basura se quema lejos en una llama 10, que
contiene un plasma de la reacción. Las temperaturas de combustión
típicas están entre 800ºC a 900ºC.
La figura 17 demuestra una realización
alternativa de un aparato 33 de la incineración de la basura. En
esta realización, el primer electrodo está formado por una rejilla
40 del electrodo de aguja, y el segundo electrodo está formado por
una rejilla de quemador de la rejilla, es decir por una tira aislada
41 de la red. La cámara de combustión 34 tiene una primera abertura
42 para el aire de entrada, y una segunda abertura 43 para extraer
el aire.
El dispositivo 1 de combustión según la
invención, tal como se ilustra en la figura 3, es también
conveniente para la construcción de hornos de calefacción. En este
caso, la llama 10 calienta el aire circundante como medio de la
transmisión de la energía. El aire circundante se suministra
entonces a un cambiador de calor.
Claims (25)
1. Un dispositivo de combustión de combustible
(1) para la combustión de combustibles en una reacción química
exotérmica que tiene:
- (a)
- un dispositivo (2) para proporcionar combustibles;
- (b)
- una cámara de combustión para la combustión de los combustibles proporcionados en una llama (10);
- (c)
- con la llama (10) y una bobina (22b) formando un circuito resonante secundario (10, 22b), caracterizado por el hecho de que la energía es acoplada en la llama (10) mediante un acoplamiento resonante con un circuito resonante primario (21, 22a).
2. Dispositivo de combustión, según la
reivindicación 1, en donde el circuito resonante secundario (10,
22b) forma un circuito resonante abierto, semiabierto o cerrado.
3. Dispositivo de combustión, según la
reivindicación 1, en donde la energía se acopla en la llama (10) en
el circuito resonante secundario (10, 22b) a través de una guía de
ondas superponiéndose, con un campo de corriente continua o una
corriente continua en el circuito resonante (10, 22b).
4. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 1, en donde están previstos por lo menos un electrodo
(5) y un electrodo de oposición (9), por medio de los cuales una
corriente eléctrica con un componente de corriente continua y un
componente de corriente alterna se aplica a través de la llama (10)
para producir un plasma de reacción en la llama (10) con lo cual el
plasma de reacción tiene un alto grado de ionización.
5. El dispositivo de combustión según la
reivindicación 4, en donde el electrodo de oposición (9) y una
envoltura (10b) de la llama (10) forma un condensador (26) que está
conectado con la bobina (22b) de un transformador (22) para formar
el circuito resonante, en el cual la energía se acopla mediante otra
bobina (2a) del transformador (22) desde el circuito resonante
primario (2a, 21) para estabilizar la llama
(10).
(10).
6. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 5, en donde el circuito resonante primario (2a, 21)
comprende un condensador (21) y la primera bobina (2a) del
transformador (22).
7. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 1, en donde el circuito resonante secundario (22b,
26) tiene el condensador (26) y la segunda bobina de acoplamiento
(22b) del transformador (22), con la resistencia de la llama (27)
conectando la llama (10) en paralelo con el condensador (26).
8. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 1, en donde un generador de tensión (7) está
conectado al circuito resonante primario (22a, 21).
9. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 5, en donde una fuente de tensión continua (25) está
conectada con el contraelectrodo (9).
10. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 5, en donde el transformador (22) es un transformador
Tesla.
11. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 5, en donde uno de los dos electrodos (5, 9) es un
electrodo de rejilla.
12. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 8, en donde el generador del voltaje (7) produce
voltaje ca.
13. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 12, en donde el transformador (22) está previsto para
la transformación elevadora de la tensión alterna producida por el
generador de tensión (7).
14. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 13, en donde la tensión alterna que se produce es
aproximadamente sinusoidal existiendo una diferencia en el área de
la función de tensión entre las semiondas positiva y negativa.
15. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 13, en donde la tensión alterna que se produce es
pulsante.
16. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 4, en donde la frecuencia (f) del campo eléctrico (E)
que se aplica a la llama (10) está entre 50 Hz y 2 GHz.
17. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 1, en donde el electrodo (5) es un electrodo
anular.
18. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 1, en donde la forma de la llama en la cámara de
combustión se puede ajustar mediante la variación de la fuerza del
campo y de la frecuencia (f) del campo eléctrico (E) que se aplica a
la llama (10).
19. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 1, en donde uno de los electrodos (5, 9) es un
electrodo de inyección, a través del cual los combustibles se
pueden rociar en la cámara de combustión.
20. Dispositivo de combustión según la
reivindicación 19, en donde la llama (10) se puede cargar
electrostáticamente mediante el electrodo de
inyección.
inyección.
21. Procedimiento para la combustión de
combustibles por medio de una llama (10) en una reacción química
exotérmica que comprende las etapas siguientes:
- (a)
- proporcionar los combustibles a una cámara de combustión para producir la llama (10), que tiene un núcleo (10a) y una envoltura (10b);
- (b)
- aplicar una tensión alterna, que forma una diferencia de potencial a un electrodo (5) y a un contraelectrodo (9) para producir campo eléctrico de corriente continua y un campo eléctrico de corriente alterna (10), de manera que se produzca plasma de reacción con un alto grado de ionización en la llama (10);
- (c)
- con lo cual el contraelectrodo (9) y la envoltura (10b) de la llama (10) forman un condensador (26) que está conectado a una bobina de acoplamiento (22b) de un transformador (22) para formar un circuito resonante secundario (22b, 26);
- (d)
- acoplar la energía, mediante una primera bobina de acoplamiento (22a) del transformador, desde un circuito resonante primario (22a, 21) al circuito resonante secundario (22b, 26) para estabilizar la llama (10).
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
en donde la fuerza del campo del campo eléctrico alterno (E) tiene
forma de onda sinusoidal.
23. Procedimiento según la reivindicación 21,
en donde la fuerza del campo del campo eléctrico alterno (E) tiene
forma de onda pulsante.
24. Procedimiento según la reivindicación 21,
en donde la frecuencia (f) del campo eléctrico alterno (E) se
encuentre entre 50 Hz y 2 GHz.
25. Procedimiento según la reivindicación 21,
en donde los combustibles introducidos son encendidos mediante la
aplicación del campo eléctrico (E) que es pulsante o alterno
superpuesto a una tensión continua con lo cual se inicia la reacción
química exotérmica.
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