ES2929053T3 - Unidad de quemador y dispositivo para la regulación de la temperatura de objetos - Google Patents

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Abstract

Los gases de combustión se producen en una cámara de combustión (62) de una unidad de quemador (40), en particular para la combustión del aire de escape. El gas de combustión se puede suministrar a un quemador de gas (42) a través de una línea de gas de combustión (52) y el aire de alimentación, en particular el aire de escape que puede usarse como aire de alimentación, se alimenta a dicho quemador a través de una línea de aire de alimentación (44). El aire de alimentación se divide en aire primario y aire secundario mediante un dispositivo (96). El aire primario se mezcla con el gas de combustión, en una zona de mezcla (72), para formar una mezcla aire primario/gas de combustión, siendo dicha mezcla aire primario/gas de combustión alimentada a la cámara de combustión (62). Un sistema de recirculación de gases de combustión comprende una cámara de flujo que está conectada a la cámara de combustión (62) y en la que el aire secundario se mezcla con los gases de combustión que se producen en la cámara de combustión (62) para formar un aire secundario/gases de combustión. -mezcla de gases. La mezcla de aire secundario/gases de combustión se alimenta a la mezcla de aire primario/gases de combustión en la cámara de combustión (62) por medio de un dispositivo. Al menos una superficie cilíndrica interna de la cámara de paso forma un perfil Coanda (103a, 103b) en la dirección del flujo. Un dispositivo para el control de temperatura de objetos, en particular para el secado de carrocerías de vehículos pintadas, comprende un túnel de control de temperatura que está alojado en una carcasa y que define al menos una sección de túnel (T) que comprende al menos una salida de aire y al menos un entrada de aire. Al tramo de túnel se asocia un conjunto calefactor (20), en el que se puede generar un gas primario caliente mediante un conjunto quemador (40) de este tipo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de quemador y dispositivo para la regulación de la temperatura de objetos
La invención se refiere a una unidad de quemador, en particular para la combustión de aire de escape, con a) una cámara de combustión en la que se producen gases de combustión;
b) un quemador de gas, al que se puede alimentar gas combustible a través de un conducto de gas combustible y aire del quemador, en particular aire de escape que sirve como aire del quemador, a través de un conducto de aire del quemador;
c) un dispositivo mediante el cual el aire del quemador se divide en aire primario y aire secundario;
d) una zona de mezcla en la que el aire primario se mezcla con el gas combustible para formar una mezcla de aire primario/gas combustible, en donde la mezcla de aire primario/gas combustible se alimenta a la cámara de combustión;
e) una recirculación de gases de combustión, que comprende un espacio de flujo que está conectado a la cámara de combustión y en el que el aire secundario se mezcla con los gases de combustión producidos en la cámara de combustión para formar una mezcla de aire secundario/gas de combustión;
f) un dispositivo mediante el cual la mezcla de aire secundario/gas de combustión se alimenta a la mezcla de aire primario/gas combustible en la cámara de combustión.
La invención también se refiere a un dispositivo para la regulación de la temperatura de objetos, en particular para el secado de carrocerías de vehículo revestidas, con
a) un túnel de regulación de la temperatura, que está alojado en una carcasa y define al menos una sección de túnel que comprende al menos una salida de aire y al menos una entrada de aire;
en donde
b) a la sección de túnel se le asigna una unidad de calefacción en la que se puede generar un gas primario caliente por medio de una unidad de quemador.
Una unidad de quemador de este tipo y un dispositivo de este tipo para la regulación de la temperatura de objetos se conocen por el documento DE 102011 119436 A1. Los documentos WO 2014/112725 A1, US 3.817.685 A, DE 25 11 171 A1 y DE 19850958 A1 describen otras unidades de quemador.
La invención se describe a continuación utilizando el ejemplo de carrocerías de vehículo como objetos, sin embargo la invención también se refiere a dispositivos para otros objetos a los que debe regularse la temperatura en un proceso de producción. Si en cuestión se habla de "regulación de la temperatura", esto significa provocar una cierta temperatura en el objeto, que este no tiene aún en primer lugar. Puede tratarse de un aumento de la temperatura o una disminución de la temperatura. Se entiende por "aire a temperatura regulada" aquel que tiene la temperatura necesaria para la regulación de la temperatura del objeto.
Un caso de regulación de la temperatura, concretamente de calentamiento, de carrocerías de vehículo frecuente en la industria del automóvil es el proceso del secado de carrocerías húmedas de vehículos o del secado del revestimiento de una carrocería de vehículo, ya se trate a este respecto ahora de una laca o un adhesivo o similar. De manera correspondiente, también se pueden secar otros objetos húmedos distintos de carrocerías de vehículo o el revestimiento de otros objetos. La siguiente descripción detallada de la invención se basa en el ejemplo de una secadora de este tipo para carrocerías de vehículo.
Cuando se habla en cuestión de "secado", entonces se quiere decir con ello todos los procesos en los que se puede curar el revestimiento de la carrocería de vehículo, en particular una laca, ya sea eliminando disolventes o reticulando la sustancia de revestimiento.
Los dispositivos del tipo mencionado al principio que son conocidos en el mercado se utilizan para secar carrocerías de vehículo recién lacadas y se calientan, entre otras cosas, aspirando aire de las secciones del túnel que son cortas en comparación con la longitud total del túnel de secado, calentándose en una unidad de calefacción mediante un intercambiador de calor y alimentándose en un circuito de nuevo a la sección de túnel correspondiente.
Al secar carrocerías de vehículo recién lacadas, el aire extraído de la sección de túnel está cargado principalmente con disolvente, que se libera durante el proceso de secado. En este aire se encuentran además partes constituyentes de revestimiento que se liberan durante el secado de la carrocería de vehículo; por motivos de simplicidad, a continuación se habla no obstante en gran parte solo de aire de escape.
En un primer tipo de dispositivos conocidos, el aire del quemador necesario para hacer funcionar la unidad de quemador se toma del entorno a través de un ventilador de compresión separado. Por consiguiente, el aire del quemador tiene que calentarse desde la temperatura ambiente hasta la temperatura del quemador y se toma del ambiente como aire limpio, que se contamina durante su uso y puede procesarse dado el caso antes de ser devuelto al ambiente.
En un segundo tipo de dispositivos conocidos, existe un dispositivo de suministro de quemador, por medio del cual a la unidad de quemador de la unidad de calefacción puede alimentarse aire de escape desde la sección del túnel como flujo de aire del quemador para generar el gas primario a la unidad de quemador.
Independientemente de si una unidad de quemador de este tipo se usa o no en un dispositivo para la regulación de la temperatura de objetos, en todos los casos es deseable que la unidad de quemador funcione con buenos valores de emisión y, en particular, con valores de CO y de óxido de nitrógeno (NOx) más bajos posibles. En las unidades de quemador conocidas del tipo mencionado al principio, esto se logra en particular mediante la recirculación de gases de combustión.
El objetivo de la invención es ahora proporcionar una unidad de quemador y un dispositivo del tipo mencionado al principio, en los que se logran valores de emisión especialmente buenos.
Este objetivo se consigue, en el caso de una unidad de quemador del tipo mencionado al principio, debido a que g) las superficies laterales internas del espacio de flujo forman un perfil Coanda en la dirección del flujo;
h) el espacio de flujo está diseñado como un espacio anular que rodea una zona central de la zona de mezcla de la cámara de combustión, en donde el aire primario se mezcla con el gas combustible en la zona central;
i) el espacio anular forma una tobera anular Venturi, en donde el dispositivo, por medio del cual se alimenta la mezcla de aire secundario/gas de combustión a la mezcla de aire primario/gas combustible en la cámara de combustión, comprende esta tobera Venturi.
Debido al efecto Coanda, hay altas velocidades de flujo y, por lo tanto, un vacío parcial eficaz en la entrada del espacio de flujo, de modo que el gas de combustión a su vez fluye hacia y a través del espacio de flujo a alta velocidad. Mediante estas velocidades de flujo elevadas se mejora la eficiencia total de la unidad de quemador. Mediante el espacio de flujo se obtiene un mezclado eficaz de los flujos en la cámara de combustión. El mezclado de aire primario/gas combustible y de aire secundario/gas de combustión se realiza radialmente uno al lado del otro en espacios separados uno de otro. Las dos mezclas se juntan solo tras esto, en donde estas fluyen a altas velocidades.
La velocidad de flujo de la mezcla resultante de aire secundario/gas de combustión se eleva aún más formando el espacio anular una tobera anular Venturi y comprendiendo el dispositivo, mediante el cual la mezcla de aire secundario/gas de combustión se alimenta a la mezcla de aire primario/gas combustible en la cámara de combustión, esta tobera Venturi.
Es favorable desde el punto de vista técnico de construcción cuando el dispositivo, mediante el cual se divide el aire del quemador en aire primario y aire secundario, esté formado por la pared anular radialmente interior del espacio anular.
Es especialmente ventajoso cuando está previsto un dispositivo de remolino, mediante el cual se puede hacer que el aire primario se arremoline antes de que entre en la zona central y/o mediante el cual se puede hacer que el aire secundario se arremoline antes de que entre en el espacio anular. Si el aire primario o el aire secundario presenta un remolino, el mezclado con el gas combustible o bien el gas de combustión se realiza de manera especialmente eficaz.
El dispositivo de remolino está configurado preferentemente como anillo de paletas.
A este respecto es favorable cuando el anillo de paletas conecta el conducto de aire del quemador con el espacio anular y con la zona central de la zona de mezcla. Expresado de otra manera, en este caso, el anillo de paletas se encuentra superpuesto frente a la pared separadora entre la zona central de la zona de mezcla y el espacio anular. El objetivo mencionado anteriormente se soluciona con el dispositivo debido a que la unidad de quemador es una unidad de quemador con algunas o todas las características mencionadas anteriormente.
A continuación, se explican con más detalle ejemplos de realización de la invención con referencia a los dibujos. En estos muestran
la figura 1 una representación esquemática de un secador con una unidad de calefacción,
la figura 2 una sección longitudinal esquemática de una unidad de calefacción de acuerdo con un primer ejemplo de realización;
la figura 3 una sección de la unidad de calefacción de la figura 2 a lo largo de la línea de sección MI-MI;
la figura 4 una sección de la unidad de calefacción de la figura 2 a lo largo de la línea de sección IV-IV;
la figura 5 una sección longitudinal esquemática de una unidad de calefacción de acuerdo con un segundo ejemplo de realización;
la figura 6 una sección de la unidad de calefacción de la figura 5 a lo largo de la línea de sección VI-VI.
En la figura 1, el número 10 designa un dispositivo para la regulación de la temperatura de objetos, que está representado muy esquemáticamente como secador 12. El secador 12 comprende una carcasa de secador 14 aislada térmicamente, en la que está alojado un túnel de secado 18 como túnel de regulación de la temperatura 16, a través del cual se transportan de manera continua objetos no representados específicamente, en particular carrocerías de vehículo. Para ello, la secadora 12 comprende un sistema de transporte en sí conocido para los objetos o para las carrocerías de vehículo, que por motivos de claridad tampoco se muestra específicamente.
Se alimenta aire caliente al túnel de secado 18 para secar los objetos o bien un revestimiento aplicado sobre estos. Cuando se habla en cuestión de "secado", entonces se quiere decir con ello todos los procesos en los que se puede curar el revestimiento de los objetos, en particular una laca, ya sea eliminando disolventes o reticulando la sustancia de revestimiento.
La temperatura requerida para el secado se mantiene en el túnel de secado 18 por al menos una unidad de calefacción 20. La figura 1 muestra solo una única unidad de calefacción 20; en la práctica, una pluralidad de unidades de calefacción 20 idénticas en construcción están dispuestas a lo largo del túnel de secado 18, que en cada caso están asignadas a una sección del túnel de secado 18, sin embargo no están estructuralmente separadas entre sí. La sección que está asignada a la unidad de calefacción 20 mostrada se designa con T. Las unidades de calefacción 20 están dispuestas como unidades compactas de quemador de gas a lo largo del túnel de secado 18 y forman de esta manera un sistema de quemador 22.
El aire del túnel se alimenta a la unidad de calefacción 20 a través de una salida de aire 24 de la correspondiente sección de túnel T. La salida de aire 24 está conectada con un conducto de aire útil 26, en el que está dispuesto un ventilador de transporte 28.
Una sección del conducto de aire útil 26 forma un serpentín de intercambio de calor 30 de un intercambiador de calor 32. El conducto de aire útil 26 conduce entonces a un dispositivo de distribución 34 que divide el flujo de aire útil procedente del conducto de aire útil 26 en un flujo de aire circulante y un flujo de aire de escape, después de que el aire útil haya pasado por el serpentín de intercambio de calor 30.
El aire circulante se introduce por soplado de nuevo en la correspondiente sección de túnel T del túnel de secado 18 a través de una entrada de aire 38 conectada a un conducto de entrada de aire 36. El aire de escape sirve como aire del quemador para una unidad de quemador 40 con un quemador de gas 42 al que se alimenta el aire de escape como flujo de aire del quemador a través de un conducto de aire del quemador 44.
A través de una válvula 46 del dispositivo de distribución 34 se pueden ajustar las proporciones del flujo de aire útil que se conducen como aire circulante de nuevo en el túnel de secado 18 y que se conducen como aire del quemador al quemador de gas 42. La proporción del aire del túnel desviado como aire del quemador se encuentra en el orden de magnitud de aproximadamente el 1 % del aire del túnel conducido como aire de circulación, que fluye desde la sección de túnel T de la correspondiente unidad de calefacción 20 a través de la salida de aire 24 hacia el conducto de aire útil 26.
El dispositivo de distribución 34 y el conducto de aire del quemador 44 forman por consiguiente un dispositivo de suministro del quemador 48, a través del cual se alimenta el quemador de gas 42 con aire de escape desde la correspondiente sección de túnel T como flujo de aire del quemador para generar un gas primario caliente.
El quemador de gas 42 se alimenta con el gas combustible necesario desde una fuente de gas combustible 50 a través de un conducto de gas combustible 52. El flujo volumétrico del gas combustible se puede ajustar por medio de una válvula 54. Además, puede alimentarse al quemador de gas 42 de una manera en sí conocida aire auxiliar de manera complementaria a través de un conducto de aire auxiliar 56; de manera en sí conocida, este aire auxiliar puede utilizarse por un lado como aire de encendido cuando se pone en marcha el quemador de gas 42, o por otro lado como aire de refrigeración durante el funcionamiento continuo del quemador de gas 42. No se muestran específicamente una fuente existente de aire auxiliar y una válvula de ajuste para ello.
La llama del quemador de gas 42 también se controla de manera en sí conocida con un dispositivo de control 58 que, en el presente ejemplo de realización, funciona con un detector 60 que puede estar configurado como detector IR o UV o como detector de ionización.
Los disolventes del aire de escape se queman en gran parte en el quemador de gas 42, en donde se producen gases de combustión calientes como gas primario en una cámara de combustión 62 de la unidad de quemador 40. Estos gases de combustión calientes se conducen a través de un conducto 64 al intercambiador de calor 32, donde estos calientan el aire útil que contiene disolventes que fluye a través de su serpentín de intercambio de calor 30, del cual una parte fluye en consecuencia al quemador de gas 42 como aire del quemador que contiene disolventes con la temperatura alcanzada en el intercambiador de calor 32. En el presente ejemplo de realización, el aire del quemador llega al quemador de gas 42 con una temperatura de aproximadamente 200 0C. El gas primario del quemador de gas 42 calienta por consiguiente en el intercambiador de calor 32 tanto el aire circulante, que se alimenta a la correspondiente sección de túnel T de nuevo en un circuito a través de la entrada de aire 38, como también el aire de escape, que se alimenta al quemador de gas 42 como aire del quemador.
Después de pasar por el intercambiador de calor 32, los gases de combustión calientes del quemador de gas 42 se descargan por encima del techo a través de un conducto de gas de escape 66, que puede estar conectado como conducto colector con los conductos 64 de todas las unidades de calefacción 20 presentes.
La conducción de aire y gas de un quemador de gas 42 de acuerdo con un primer ejemplo de realización se representa esquemáticamente en las figuras 2, 3 y 4. Allí se designa con 68 una tobera de gas que presenta un canal interior 68a, que se alimenta con aire auxiliar a través del conducto de aire auxiliar 56 e introduce por soplado este en la cámara de combustión 62. La tobera de gas 68 está equipada con una bujía 69. El canal interior 68a de la tobera de gas 68 tiene un extremo de salida que está configurado como cono de salida 70 que se ensancha en la dirección del flujo del gas combustible, que se proyecta hacia una zona de mezcla 72 de la cámara de combustión 62 del quemador de gas 42. El cono de salida 70 tiene una pared de cono 74 que presenta una abertura de paso 76. La tobera de gas 68 está rodeada coaxialmente por un canal anular 78 para gas combustible procedente del conducto de gas combustible 52 que termina en una abertura anular 80 en la base del cono de salida 70 de la tobera de gas 68.
Un espacio de control 82 para el dispositivo de control 58 rodea por su lado coaxialmente el canal anular 78 como espacio anular y está abierto hacia la zona de mezcla 72, de modo que el detector IR o UV 60 pueda detectar las relaciones en la zona de mezcla 72.
El aire del quemador pasa primero a través del conducto de aire del quemador 44 a un espacio previo 84 de la cámara de combustión, desde donde fluye a través de un dispositivo de remolino 86 hacia la zona de mezcla 72 del quemador de gas 42, que rodea el cono de salida 70 de la tobera de gas 68. El dispositivo de remolino 86 hace que el aire del quemador se arremoline antes de que entre en la zona de mezcla 72, de manera que se generan remolinos y turbulencias de manera dirigida para promover el mezclado del aire del quemador y el gas combustible. Para ello, el dispositivo de remolino 86 está configurado como anillo de paletas 88, que rodea coaxialmente la tobera de gas 68 en la dirección de flujo delante del cono de salida 70. El anillo de paletas 88 comprende elementos de paleta 90 o elementos de pala, por medio de los cuales se arremolina el aire del quemador cuando fluye a través del anillo de paletas 88. En la práctica, los elementos de paleta 90 están orientados de manera que el aire del quemador abandona el anillo de paletas 88 con un ángulo de remolino de 45 °
La zona de mezcla 72 comprende una zona central 92 coaxial a la tobera de gas 68 y un espacio de flujo que rodea coaxialmente esta zona central 92 en forma de un espacio anular 94, para lo cual una pared anular 96 interior y una pared anular 98 exterior están presentes en la zona de mezcla 72. El aire del quemador que ha fluido a través del anillo de paletas 88 se divide por la pared anular 96 interior. La pared anular 96 define por consiguiente un dispositivo mediante el cual el aire del quemador se divide en aire primario y aire secundario. Una parte del aire del quemador llega así a la zona central 92 como aire primario, donde se mezcla directamente con el gas combustible para formar una mezcla de aire primario/gas combustible. La otra parte fluye al espacio anular 94 de la zona de mezcla 72 como aire secundario. Las medidas y dimensiones de los componentes involucrados son a este respecto de tal manera que la relación de aire primario con respecto a aire secundario se encuentra entre 1:3 y 3:1. La mezcla de aire primario/gas combustible se conduce hacia la cámara de combustión 62, donde se producen gases de combustión en un proceso de combustión.
La pared anular 96 interior que delimita la zona central 92 se extiende más hacia la cámara de combustión 62 que la pared anular 98 exterior en el extremo alejado de la tobera de gas 68, de modo que allí una sección anular 96a de la pared anular 96 interior sobresale más allá de la pared anular 98 exterior.
Esta sección anular 96a presenta un hombro anular dirigido radialmente hacia adentro, de manera que la sección transversal de paso de la zona central 92 en el extremo de salida definido por la sección anular 96a se reduce en relación con la sección transversal de paso promedio de la zona central 92 en su zona restante. El espacio anular 94 también está conectado a la cámara de combustión 62 del quemador de gas 42 a través de un espacio anular 100 y por lo tanto facilita una recirculación de gas de combustión. Tal como muestra la figura 2, la pared anular 96 interior y la pared anular 98 exterior en la dirección del flujo del aire del quemador tienen una geometría tal que entre ellos está configurada una tobera anular Venturi 102 con una primera superficie lateral interior 102a que se encuentra radialmente interna a lo largo de la pared anular 96 interior y con una segunda superficie lateral interior 102b que se encuentra radialmente externa. De esta manera, en el presente ejemplo de realización, el espacio anular 94 facilita en total una recirculación total de gas de combustión según el principio de Venturi. El aire secundario que fluye crea un efecto de succión en el espacio anular 100, a través del cual el gas de combustión se introduce por succión desde la cámara de combustión 62 del quemador de gas 42 hacia el espacio anular 94, donde el gas de combustión se mezcla con el aire secundario que procede del anillo de paletas 88. Las superficies laterales internas del espacio anular 94 forman en dirección de flujo en cada caso un perfil Coanda 103a, 103b, de modo que el flujo del aire secundario o de la mezcla de aire secundario/gas de combustión sigue el transcurso de los perfiles Coanda 103a, 103b en la dirección del flujo debido al efecto Coanda y fluye a lo largo de las superficies laterales internas 102a, 102b. De esta manera, se genera un vacío parcial mayor en el espacio anular 100 en relación con las velocidades de flujo de los flujos que sin esta medida. De este modo, el gas de combustión se introduce por succión eficazmente a través del espacio anular 100 en la tobera anular Venturi 102 y allí se mezcla de forma especialmente eficaz con el aire secundario.
Durante el funcionamiento, los respectivos flujos no llegan a la cámara de combustión 62 sucesivamente en la dirección del flujo. Más bien, la mezcla de aire primario/gas combustible forma un flujo central que está rodeado por un flujo anular que está formado por la mezcla de aire secundario/gas de combustión que resulta de la tobera anular Venturi 102.
Las figuras 5 y 6 muestran una modificación de la unidad de quemador 40. Allí, el dispositivo de remolino 86 no comprende un anillo de paletas 88, sino un primer anillo de paletas 104 interior y un segundo anillo de paletas 106 exterior, que están dispuestos coaxialmente con la tobera de gas 68 y en cada caso presentan elementos de paleta 108 o bien 110.
Los anillos de paletas 104, 106 están dispuestos de tal manera que el anillo de paletas 104 interior está conectado de forma fluida solo con la zona central 92 y el anillo de paletas 106 exterior solo con el espacio anular 94, es decir, con la tobera anular Venturi 102.
En el presente ejemplo de realización, los elementos de paleta 108, 110 de los dos anillos de paletas 104, 106 también están alineados de tal manera que el aire del quemador sale del respectivo anillo de paletas 104, 106 con un ángulo de remolino de 45 °. En el caso de modificaciones que no se muestran específicamente, los elementos de paleta 108, 110 de los anillos de paletas 104, 106 también pueden disponerse en diferentes posiciones angulares entre sí, de modo que el aire del quemador fluya hacia la zona central 92 y el espacio anular 94 con diferentes ángulos de remolino.
Mediante la extracción del aire de escape del túnel de secado 14 a través de los conductos de salida 30 y la división en un flujo de aire útil y un flujo de aire del quemador, una parte del aire que circula en el túnel de secado 18, en resumen, se calienta fuertemente en el quemador de gas 42 de la unidad de calefacción 20 durante la combustión. Mediante esto se garantiza que las sustancias nocivas que se han acumulado en el aire de escape ya estén neutralizadas en la unidad de calefacción 20. El quemador de gas 42 funciona por consiguiente como un dispositivo de postcombustión térmica.
Dado que el aire del quemador se calienta por el intercambiador de calor 32 antes de que llegue al quemador de gas 42, puede ahorrarse gas combustible en el respectivo quemador de gas 42.
En el caso de los dos quemadores de gas 42 explicados, este ahorro puede ascender a hasta un 12 % y en el mejor de los casos a hasta un 15 % con respecto a quemadores de gas cuyo aire del quemador no se calienta o se calienta en menor medida. La temperatura de la llama aumenta debido al aire del quemador más caliente, como resultado de lo cual se mejora el grado de acción del quemador de gas 42.
Es cierto que esto se paga con valores más altos para los óxidos de nitrógeno NOx. Sin embargo, en el caso del quemador de gas 42 se consigue una reducción considerable de los óxidos de nitrógeno NOx dividiendo la zona de mezcla 72 en la zona central 92 y el espacio anular 94 con la recirculación de gas de combustión. El contenido de oxígeno en la mezcla de aire secundario/gas de combustión, que se produce en el espacio anular 94, es menor que el contenido de oxígeno del aire secundario antes del mezclado. Debido a la recirculación de gas de combustión a través del espacio anular 100, el aire secundario también se calienta y el gas de combustión recirculado se enfría; la mezcla de aire secundario/gas de combustión tiene una temperatura media correspondiente.
La combustión en la zona central 92 se realiza en primer lugar de manera subestequiométrica, de modo que, por ejemplo, no todo el monóxido de carbono CO producido inicialmente se oxida con el oxígeno O2 alimentado por el aire primario para dar dióxido de carbono CO2 y en los gases de combustión resultantes todavía está contenido monóxido de carbono CO.
Después de fluir a través del espacio anular 94 con alta velocidad de flujo, la mezcla de aire secundario/gas de combustión con un contenido reducido en oxígeno llega aguas abajo de las paredes anulares 96 y 98 en una zona de encendido 112 de la cámara de combustión 62, donde se mezcla con los gases de combustión producidos en la zona central 92 a partir de aire primario y gas combustible.
Debido a las altas velocidades de flujo de las mezclas de gas de la zona central 92 y del espacio anular 94, la mezcla de gas resultante solo se enciende en esta zona de encendido 112. La velocidad de flujo del aire del quemador procedente del conducto de aire del quemador 44 puede ajustarse de manera complementaria mediante el ventilador de transporte 28.
Debido a la recirculación de gas de combustión integrada a través del espacio anular 100 y al flujo simultáneo de aire primario y aire secundario/gas de combustión a través del quemador de gas 42, se logra una velocidad de la mezcla de aire secundario/gas de combustión incluso con una baja potencia del quemador, mediante lo que se logra un funcionamiento sin llama del quemador de gas 42. Este funcionamiento sin llama se puede mantener tanto en una atmósfera oxidante como en una reductora.
Cuando el quemador de gas 42 se pone en funcionamiento, se activa en primer lugar el flujo de aire auxiliar desde el conducto de aire auxiliar 56 y el flujo de gas combustible desde el conducto de gas combustible 52. El gas combustible del canal anular 78 pasa a través de la abertura de paso 76 del cono de salida 70 hacia la bujía 69, donde se mezcla con el aire auxiliar. La bujía 69 se activa y la mezcla de gases se enciende.
El flujo de aire del quemador procedente del conducto de aire del quemador 44 se ajusta con ayuda del ventilador de transporte 28 y la válvula 44 del dispositivo distribuidor 34. A las velocidades de flujo iniciales, inicialmente se desarrolla una llama altamente turbulenta. En el transcurso posterior de funcionamiento, la velocidad de flujo aumenta debido a la recirculación de gas de combustión a través del dispositivo de remolino 86 hasta que la llama se enciende en la zona de encendido 112; el quemador de gas 42 trabaja entonces sin llama.
En el concepto explicado, el aire del quemador no fluye directamente hacia la cámara de combustión 62; el conducto de aire del quemador 44 y el espacio previo 84 de la cámara de combustión no están conectadas directamente a la cámara de combustión 62. Mediante esto resulta en total una reducción general del ruido en comparación con una solicitación directa de la cámara de combustión 62 con aire del quemador, tal como se conoce en el estado de la técnica.
La mezcla de aire secundario/gas de combustión sirve como proveedor de oxígeno para el monóxido de carbono CO aún existente, que ahora se oxida completamente para dar CO2 a una temperatura relativamente baja, en donde se producen solo pequeñas cantidades de monóxido de nitrógeno NO, de modo que como resultado solo se generan también solo pocos óxidos de nitrógeno NOx.
En total, con esta configuración del quemador se consiguen valores excelentes en el caso del monóxido de carbono CO y los óxidos de nitrógeno NOx con una proporción de oxígeno de como máximo el 2,5 % al 3 %. Los valores de los óxidos de nitrógeno NOx pueden ascender a este respecto a menos de 50 mg/m3 y pueden conseguirse valores de CO inferiores a 8 mg/m3 con del 2,5 % al 3 % de oxígeno O2.
La unidad de quemador 40 sigue un concepto de mezcla de gas combustible rico-pobre, en el que la zona de encendido 112 de la cámara de combustión 62 define una zona rica de la cámara de combustión 62 y la zona central 92 de la zona de mezcla 72 y la tobera anular Venturi 102 definen una zona pobre de la cámara de combustión 62. En la zona rica, es decir, en la zona de encendido 112, la mezcla de gases se lleva a una relación de aire de combustión A de 0,3 a 0,8. Tal como se explicó anteriormente, el aire del quemador, es decir, en este caso ahora el aire primario, se arremolina mediante el dispositivo de remolino 86 y el gas de combustión se agrega a través de la tobera de gas 68.
En la zona pobre, es decir, en la zona central 92, la mezcla de aire primario y gas combustible se enciende y se expande en un instante debido al mezclado optimizado por el dispositivo de remolino 86. Por lo tanto, los componentes que contienen nitrógeno solo permanecen muy poco tiempo en la zona central 92.
El aire secundario requerido, que todavía está frío, fluye también arremolinado por el dispositivo de remolino 86 hacia la tobera anular Venturi 102, donde se mezcla con el gas de combustión con bajo contenido en oxígeno procedente de la cámara de combustión 62. La mezcla resultante de aire secundario/gas de combustión se empobrece en comparación con el aire del quemador puro y contiene menos oxígeno que el aire del quemador. Además, la mezcla resultante de aire secundario/gas de combustión es más fría que el gas de combustión.
El flujo central de la mezcla de aire primario/gas del quemador y el flujo anular de la mezcla de aire secundario/gas de combustión ahora llegan a la zona de encendido 112 uno con otro, donde la mezcla de aire primario/gas combustible altamente activa y en expansión reacciona con el flujo anular circundante, en donde se desarrolla de manera eficaz la reacción y los gases se distribuyen en la cámara de combustión 62 con alta velocidad y sin centros de encendido locales, es decir sin los denominados "puntos calientes".
Los procesos de oxidación del flujo central de la mezcla de aire primario/gas combustible y del flujo anular de la mezcla de aire secundario/gas de combustión se fusionan de cierta manera, de modo que las reacciones se desarrollan en gran parte de manera simultánea en toda la cámara de combustión 62. A diferencia de las unidades de quemador conocidas, no hay, o al menos casi no hay, límites de aire-gas combustible que afecten la eficiencia y los niveles de emisión.
Debido a la distribución uniforme resultante del desarrollo de la reacción dentro de la cámara de combustión 62, la combustión tiene lugar sin una llama visible reconocible. En la práctica, en la cámara de combustión 62 sólo se aprecia un resplandor más o menos brillante, según la potencia del quemador, sin los "puntos calientes" mencionados.
Dado que una proporción del aire de escape extraído del túnel de secado 18 se utiliza como aire de combustión para el quemador de gas 42, se reduce la proporción del aire del túnel, que debe conducirse como aire de escape al dispositivo de postcombustión de orden superior mencionado al principio, en la proporción correspondiente. Como resultado, se reduce la contribución de postcombustión y se puede reducir el consumo de gas en total para el dispositivo de postcombustión.
En total, también se reduce la proporción de gases de escape que se libera a la atmósfera a través del techo.
La unidad de quemador 40 explicada anteriormente también se puede utilizar de forma independiente como unidad de quemador independiente y, por lo tanto, como fuente de energía, sin que se queme con ella aire de escape o similar. En este caso, no se alimenta aire de escape o similar a la unidad de quemador 40 a través del conducto de aire del quemador 44, sino aire fresco.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Unidad de quemador (40), en particular para la combustión de aire de escape, con
a) una cámara de combustión (62) en la que se producen gases de combustión;
b) un quemador de gas (42), al que se puede alimentar gas combustible a través de un conducto de gas combustible (52) y aire del quemador, en particular aire de escape que sirve como aire del quemador, a través de un conducto de aire del quemador (44);
c) un dispositivo (96) mediante el cual el aire del quemador se divide en aire primario y aire secundario;
d) una zona de mezcla (72) en la que el aire primario se mezcla con el gas combustible para formar una mezcla de aire primario/gas combustible, en donde la mezcla de aire primario/gas combustible se alimenta a la cámara de combustión (62);
e) una recirculación de gases de combustión, que comprende un espacio de flujo que está conectado a la cámara de combustión (62) y en el que el aire secundario se mezcla con los gases de combustión producidos en la cámara de combustión (62) para formar una mezcla de aire secundario/gas de combustión;
f) un dispositivo mediante el cual la mezcla de aire secundario/gas de combustión se alimenta a la mezcla de aire primario/gas combustible en la cámara de combustión (62);
caracterizada por que
g) las superficies laterales internas del espacio de flujo forman un perfil Coanda (103a, 103b) en la dirección del flujo;
h) el espacio de flujo está diseñado como un espacio anular (94) que rodea una zona central (92) de la zona de mezcla (72) de la cámara de combustión (62), en donde el aire primario se mezcla con el gas combustible en la zona central (92);
i) el espacio anular (94) forma una tobera anular Venturi (102), en donde el dispositivo, por medio del cual se alimenta la mezcla de aire secundario/gas de combustión a la mezcla de aire primario/gas combustible en la cámara de combustión (62), comprende esta tobera Venturi (102).
2. Unidad de quemador según la reivindicación 1, caracterizada por que el dispositivo (96), mediante el cual se divide el aire del quemador en aire primario y aire secundario, está formado por la pared anular (86) radialmente interior del espacio anular (94).
3. Unidad de quemador según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que está previsto un dispositivo de remolino (86), por medio del cual se puede hacer que el aire primario se arremoline antes de que entre en la zona central (92) y/o por medio del cual se puede hacer que el aire secundario se arremoline antes de que entre en el espacio anular (94).
4. Unidad de quemador según la reivindicación 3, caracterizada por que el dispositivo de remolino (86) está diseñado como un anillo de paletas (88).
5. Unidad de quemador según la reivindicación 4, caracterizada por que el anillo de paletas (88) conecta el conducto de aire del quemador (44) al espacio anular (94) y a la zona central (92) de la zona de mezcla (72).
6. Dispositivo para la regulación de la temperatura de objetos, en particular para el secado de carrocerías de vehículo revestidas, con
a) un túnel de regulación de la temperatura (16), que está alojado en una carcasa (14) y define al menos una sección de túnel (T) que comprende al menos una salida de aire (24) y al menos una entrada de aire (38); en donde
b) a la sección de túnel (T) se le asigna una unidad de calefacción (20) en la que se puede generar un gas primario caliente por medio de una unidad de quemador (40);
caracterizado por que
c) la unidad de quemador (40) es una unidad de quemador (40) según una de las reivindicaciones 1 a 5.
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