ES2219283T3 - Dispositivo de combustion catalitica emitiendo una radiacion infrarroja. - Google Patents
Dispositivo de combustion catalitica emitiendo una radiacion infrarroja.Info
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Abstract
Dispositivo (1) de emisión surfácica de una radiación infrarroja, comprendiendo un foco de combustión (2) que tiene una pared (3) de material refractario, permeable según su espesor, adaptada para el paso de una mezcla a quemar (4) (gas combustible (30) más gas comburente (31), por ejemplo aire), de su cara superior (3a) a su cara inferior (3b), y cuya superficie desarrollada interna está revestida con una materia catalítica de combustión, y una cámara arriba (5) alimentada de un lado con mezcla a quemar y cerrada del otro lado por una pared de combustión catalítica, así como un difusor (11) de la mezcla a quemar, caracterizado porque dicho foco de combustión (2) comprende al menos un cambiador térmico (6) dispuesto más arriba y transversalmente enfrente de la pared (3) de combustión catalítica, formando con la pared (3) de combustión catalítica un intersticio (7) intercalar, separado por dicho cambiador del resto de la cámara arriba (5), recibiendo dicho cambiador térmico por su cara inferior (6b) al menos la mayor parte del calor radiada por la cara superior (3a) de dicha pared de combustión catalítica, y estando, dicho cambiador térmico de material refractario, permeable según su espesor y adaptado para el paso de la mezcla a quemar (4).
Description
Dispositivo de combustión catalítica emitiendo
una radiación infrarroja.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de emisión surfácica de una radiación infrarroja, con combustión
catalítica de una mezcla de un gas combustible (hidrocarburo gaseoso
tal como el butano o gas natural) con un gas comburente, aire por
ejemplo, sobrepresionado o comprimido o no.
Tal dispositivo puede ponerse en práctica de
manera unitaria, o de manera agrupada o ensamblada con otros
dispositivos, por ejemplo horno o túnel de secado, o en diversas
aplicaciones, por ejemplo secado, polimerización de un
revestimiento, etc...
Por "emisión surfácica" se entiende una
superficie emitiendo en todo punto una radiación infrarroja,
comprendida entre 2\mum y 10\mum, con una potencia de emisión
calorífica distribuida de manera homogénea y regular según toda la
superficie emisora. Preferentemente, esta superficie es plana, por
ejemplo con un contorno poligonal, especialmente rectangular. Pero
tal superficie puede ser convexa o cóncava.
De conformidad con el documento
US-A-3 291 187, se conoce ya un
dispositivo de emisión surfácica de una radiación infrarroja,
comprendiendo un foco de combustión que tiene una pared de
combustión catalítica, de cierto espesor, de un material
refractario, permeable según su espesor, y adaptada, por ejemplo en
términos de pérdida de carga, para el paso de una mezcla a quemar.
Esta última, como en cualquier quemador, consiste en una mezcla de
una gas combustible, por ejemplo hidrocarburo gaseoso, tal como
butano o gas natural, y de un gas comburente, por ejemplo air
atmosférico, estando dicha mezcla comprimida o no. Un difusor de la
mezcla a quemar está eventualmente dispuesto más arriba de la pared
de intercambio térmico, a fin de homogeneizar la mezcla a quemar,
antes de que alcance la cara superior de dicha para pared de
combustión catalítica. El paso de la mezcla a quemar se efectúa de
la cara superior a la cara inferior de la pared de combustión
catalítica, cuya superficie desarrollada interna está revestida de
una materia catalítica de combustión, por ejemplo uno o varios
metales u óxidos metálicos teniendo la propiedad de catalizar la
oxidación de los hidrocarburos, por ejemplo platino y/o paladio.
Este foco de combustión catalítica comprende una cámara más arriba,
en la cual está eventualmente dispuesto el difusor, alimentada de un
lado en mezcla a quemar, y cerrada del otro lado por la pared de
combustión catalítica.
Para dispositivos tales como los descritos
anteriormente, cuya superficie de emisión infrarroja correspondiendo
a la cara inferior de la pared de combustión catalítica, es
relativamente importante, dos dificultades se encuentran en la
práctica.
La primera se refiere al control de la potencia
calorífica emitida por la pared de combustión catalítica, modulando
la presión del gas combustible. En la práctica, para una presión
mínima de dicho gas, correspondiendo a una potencia mínima emitida,
si la pérdida de carga generada por el paso de la mezcla a quemar a
través de la pared de combustión catalítica es demasiado baja, la
superficie interna desarrollada de esta misma pared se enfría
demasiado, lo que en ciertos casos conduce a una desactivación de la
materia catalítica. En este caso, se debe entonces proceder a una
reactivación de la combustión catalítica para volver a traer la
pared de combustión catalítica a su potencia nominal de emisión.
La segunda dificultad se refiere al mantenimiento
en todos los puntos de la superficie de emisión de la radiación
infrarroja, de una temperatura suficientemente importante para
mantener la materia catalítica activada, y obtener pues una
combustión catalítica uniformemente repartida sobre toda la
superficie precitada, sin "zona muerta", es decir inactiva en
términos de combustión.
La presente invención tiene por objeto remediar a
los inconvenientes precitados.
Especialmente, la invención tiene por objeto una
solución particularmente (pero no exclusivamente) adaptada a los
dispositivo que presentan una superficie relativamente importante de
radiación infrarroja, permitiendo limitar o impedir la inactivación
de la materia catalítica, por una parte localmente, y por otra parte
cuando el dispositivo trabaja a su potencia mínima, cuando esta
última está controlada o regulada.
De conformidad con la presente invención, el foco
de combustión comprende al menos un cambiador térmico, dispuesto
arriba y transversalmente y enfrente de la pared catalítica. Este
cambiador térmico está constituido por un material refractario, por
ejemplo una cerámica, y es permeable, a semejanza de la pared de
combustión catalítica, según su espesor, estando adaptado (por
ejemplo en términos de pérdida de carga) para el paso de la mezcla a
quemar. Este cambiador térmico forma con la pared de combustión
catalítica un intersticio intercalar, separado por el cambiador
térmico del resto o de la cámara arriba. Este cambiador térmico
recibe por su cara inferior directamente enfrente de la pared de
combustión catalítica, principalmente por radiación, al menos una
mayor parte del calor radiado por la cara superior de la pared de
combustión catalítica.
Preferentemente, el foco de combustión comprende
un difusor de la mezcla a quemar, dispuesto, por ejemplo en la
cámara arriba, más arriba que el cambiador térmico.
Según la presente invención, por "cambiador
térmico", se entiende pues un elemento tal como definido
anteriormente, en el cual no se efectúa ninguna combustión
catalítica, pudiendo según el modo de realización elegido asimilarse
a una pared permeable de cierta espesura, atravesada por la mezcla a
quemar según toda su sección transversal útil. Este cambiador tiene
como función primera captar al menos una parte del calor emitido por
la cara superior de la pared de combustión catalítica, y de
restituirla al menos en parte a la mezcla a quemar que lo
atraviesa, inmediatamente antes de que alcance la cara superior de
la pared de combustión catalítica.
De manera a tener un intercambio térmico
efectivo, el cambiador térmico en cuestión está dimensionado en
términos de espesor (es decir de longitud según la dirección de
circulación de circulación de la mezcla a quemar) de manera que el
tiempo de estancia de la mezcla a quemar en el seno de dicho
cambiador térmico esté al menos igual a 0,1 s. Si el espesor de
cambiador térmico es demasiado pequeña al punto de que el tiempo de
estancia de la mezcla a quemar sea inferior a 0,1 s, se observa, por
una parte un calentamiento de la cara superior del cambiador
térmico, de potencia calorífica relativamente elevada, lo que puede
plantear un problema de seguridad, y por otra parte, se observa un
enfriamiento de la cara superior de la pared de combustión
catalítica, de potencia calorífica relativamente bajo, lo que puede
inhibir la reacción catalítica.
En la práctica, tal cambiador térmico permite
aumentar efectivamente la temperatura de la mezcla a quemar, de la
cara superior (donde dicha mezcla está a una temperatura próxima a
la temperatura ambiente) a la cara inferior (donde dicha mezcla está
a una temperatura próxima a la de la pared de combustión catalítica)
de dicho cambiador térmico. Este aumento de temperatura es al menos
igual a 500ºC, y preferentemente comprendido entre 500 y 1000ºC.
En la práctica, el material refractario utilizado
para el cambiador térmico debe asegurar en su masa una cierta
conducción de las calorías captadas por radiación por la cara
inferior de dicho cambiador. Esta conducción debe quedar sin embargo
limitada, de manera a no llevar la mezcla a quemar a una temperatura
de inflamación, antes de que alcance la pared de combustión
catalítica. Ventajosamente, el material constitutivo del cambiador
térmico es una cerámica, por ejemplo cordierita. El espesor del
cambiador térmico, es decir su dimensión según la dirección de paso
o circulación de la mezcla a quemar, es al menos igual a 5 cm.
La pérdida de carga generada por el paso de la
mezcla a quemar en el cambiador térmico, no debe ser demasiado
importante. Es generalmente del mismo orden que la generada por el
paso de la mezcla a quemar en la pared de combustión catalítica, por
ejemplo del orden de 0,60 Pa.
Según la presente invención, existe un
intersticio funcional vacío de cualquier material, entre el
cambiador térmico y la pared de combustión catalítica, y
precisamente entre la cara inferior del cambiador térmico y la cara
superior de la pared de combustión catalítica. Preferentemente, este
intersticio funcional es como máximo igual a 5 mm, y comprendido
entre 4 y 6 mm, de manera a situar la cara inferior del cambiador
térmico, a vista directa de la cara superior de la pared de
combustión, y en la zona de radiación máxima de esta última.
Por consiguiente, un cambiador térmico según la
presente invención no podría confundirse con un difusor o pantalla
térmica, por una parte porque tal difusor o pantalla térmica puede
existir según la presente invención, además y arriba del cambiador
térmico, y por otro lado, porque en general un difusor o pantalla
térmica, a menudo relativamente delgado, no tiene prácticamente
ningún papel de transferencia de calorías hacia el gas o la mezcla
gaseosa que lo atraviesa.
Gracias a la invención, además, la energía
térmica de la combustión, no radiada por la cara inferior de la
pared de combustión catalítica, se encuentra en gran parte parada
por el cambiador térmico, y devuelta hacia la pared de combustión
catalítica, mediante la mezcla a quemar, sirviendo de medio de
transferencia térmica. Se evita así disipar hacia la parte superior
del dispositivo, con relación al sentido de circulación de la mezcla
a quemar, una parte importante del calor no radiado al exterior del
mismo dispositivo.
Preferentemente, el foco de combustión comprende
una pared complementaria de aislamiento térmico, dispuesta más
arriba y enfrente de la cara superior del cambiador térmico, esta
pared de aislamiento térmico, ella también de material refractario,
es igualmente permeable según su espesor, y adaptada para el paso de
la mezcla a quemar.
Esta disposición aumenta el aislamiento térmico
relativo entre, de un lado la pared de combustión catalítica, y del
otro lado la parte superior del dispositivo, evitando o limitando un
inicio de fuego en la cámara superior en la cual circula la mezcla a
quemar.
Preferentemente, el foco de combustión comprende
una cámara de distribución de la mezcla a quemar, más arriba de la
cámara llamada arriba como anteriormente, según el sentido de la
circulación de la mezcla a quemar. Esta cámara de distribución está
separada de la cámara superior por una pared en la cual está
distribuida una multiplicidad de pasos de expansión de la mezcla a
quemar.
Esta disposición permite en particular obtener
una oxidación o combustión estequiométrica, según prácticamente toda
la superficie de la cara inferior de la pared de combustión
catalítica, a pesar de la importancia de esta última.
La presente invención se describe ahora haciendo
referencia al dibujo anexo, en el cual:
\newpage
- la figura 1 representa, de manera esquemática
un dispositivo según la presente invención, según un primer modo de
ejecución;
- las figuras 2 y 3 representan respectivamente
dos otros modos de ejecución de la presente invención, siempre de
manera esquemática.
De conformidad con la figura 1, un dispositivo 1
de emisión surfácica de una radiación infrarroja, comprende para el
esencial un foco 2 de combustión catalítica, un medio 32 de
formación u obtención de la mezcla a quemar, y una caja 21 en la
cual el foco de combustión 2 está dispuesto al menos en parte.
El foco de combustión 2 está organizado y
construido alrededor de tres paredes, 3, 6 y 8, idénticas o no,
teniendo por ejemplo una forma rectangular, de material refractaria,
permeables según su espesor, y adaptadas cada una para el paso según
toda su sección útil de la mezcla a quemar 4, de su cara superior a
su cara inferior, según el sentido de circulación de dicha mezcla a
quemar. Estas tres paredes, 3, 6 y 8, están constituidas cada una
por una torta de material cerámico refractario, por ejemplo de
cordierita, atravesada de su cara superior a su cara inferior,
siempre según el sentido de paso de la mezcla a quemar 4, por una
multiplicidad de canales 10 paralelos; a título de ejemplo, se trata
de una torta de material de tipo "nido de abeja", tal como
vendido por diferentes fabricantes, como CORNING bajo la
denominación CELCOR®, y utilizado por ejemplo en los colectores de
combustión catalítica de gas de escape de motores térmicos.
Desde arriba hacia abajo, con relación al sentido
de circulación de la mezcla a quemar 4, estas paredes son
sucesivamente:
- una pared 3 de combustión catalítica de la
mezcla a quemar, cuya superficie desarrollada interna está revestida
por una materia catalítica de combustión, por ejemplo un depósito en
mezcla de platino y de paladio, sobre el material refractario de
dicha pared 3 de combustión catalítica, mediante o no de una capa o
revestimiento de otro material de grande superficie desarrollada,
por ejemplo de alúmina.
- una pared constituyendo por ella misma un
cambiador térmico 6, dispuesta más arriba y enfrente de la pared 3
de combustión catalítica,
- y una pared 8 de aislamiento térmico,
dispuesta, más arriba y enfrente de la pared de intercambio
térmico.
Estas tres paredes, 3, 6 y 8, superpuestas y
alineadas según el eje 4 del dispositivo, están montadas
transversalmente 2 con relación a dicho foco, y precisamente con
relación a su camisa interior 16, refractaria y aislante mediante
una junta de estanqueidad 17, entre el canto periférico de cada
pared o torta 3, 6 u 8, y dicha camisa 16.
El medio 32 de formación u obtención de la mezcla
a quemar 4 comprende de manera tradicional, a título de ejemplo:
- un inyector 33 de un gas combustible bajo
presión permitiendo obtener un chorro 30 de dicho gas
combustible;
- un órgano 34 de tipo venturi, que permite
añadir y mezclar el aire atmosférico 31 al chorro 30 de gas
combustible, para obtener la mezcla a quemar 4, llevado por un
conducto 20 en la cámara de distribución 12 descrita a
continuación.
El foco de combustión 2 está dispuesto al menos
en parte, sino en totalidad, en una caja 21, practicando al menos
una ventana 22 en frente de la cara inferior 3b de la pared 3 de
combustión catalítica a través de la cual la radiación infrarroja
está emitida a partir de la cara inferior 3b de la pared 3.
La caja 21 comprende un cuerpo 18 cerrado por una
tapa 19, montado en frente de una pared 13, paralela a las paredes
6, 8 y 10, ellas mismas paralelas entre ellas. Una multiplicidad de
pasos 15 de expansión de la mezcla a quemar 4 están dispuestos en
esta pared 13, separando de un lado, es decir del lado más arriba,
una cámara 12 de distribución de la mezcla a quemar 4, y del otro
lado, es decir del lado más abajo, una cámara llamada arriba 5, con
relación a la pared 3 de combustión catalítica, siempre según el
sentido de circulación de la mezcla a quemar 4.
La cámara arriba 5 está alimentada de un lado, a
partir de la pared 13 de expansión, en mezcla a quemar, y está
cerrada del otro lado por la pared 3 de combustión catalítica.
La pared 6 constituye por ella sola un cambiador
térmico según la invención, que responde a la totalidad de las
características técnicas anteriormente expuestas en el preámbulo de
la presente descripción.
El cambiador térmico 6, dispuesto más arriba y
enfrente de la pared 3 de combustión catalítica, recibe en
funcionamiento por su cara inferior 6b al menos la mayor parte del
calor radiado por su cara superior 3a de la pared 3 de combustión
catalítica, a través de la cual circula la mezcla a quemar, y en el
seno de la cual se efectúa la combustión catalítica de dicha mezcla.
Este cambiador térmico 6 está dispuesto únicamente en la cámara
arriba 5, y determina con la pares 3 de combustión catalítica un
intersticio 7 intercalar, separado del resto de la cámara arriba 5
por dicho cambiador térmico 6.
La pared de aislamiento térmico 8 está dispuesta
más arriba y enfrente del cambiador térmico 6, siempre
transversalmente en la cámara arriba 5, para determinar con el
cambiador térmico 6 un intersticio intermedio 9, separé del resto de
la cámara arriba 5 por esta pared de aislamiento térmica 8. Un
difusor 11 de la mezcla a quemar 4 está dispuesto transversalmente
en el intersticio intermedio 9. Este difusor comprende una hoja
permeable a la mezcla a quemar, de material refractario, por ejemplo
papel o espuma cerámica.
La pared de aislamiento térmico 8 y el difusor 11
pueden ser un solo y mismo componente, por ejemplo una pared de
espuma de cerámica, juntadas o no a la cara superior del cambiador
térmico 6.
Como lo muestra la figura 1, la cara inferior del
cambiador térmico 6 tiene prácticamente la misma superficie que la
cara superior 3b, radiante, de la pared 3 de combustión catalítica,
es decir que la superficie útil de esta última.
La pared 6 que constituye el cambiador térmico
tiene, si llega el caso, un espesor superior a la de las paredes 3 y
8, en función del grado de recalentamiento buscado para la mezcla a
quemar, antes de su combustión u oxidación catalítica.
De conformidad con las figuras 2 y 3, el
dispositivo 1 de emisión surfácica de una radiación infrarroja, se
distingue del dispositivo descrito por referencia a la figura 1,
porque un vidrio 23 de material cerámico y transparente cierra, de
manera estanca, la ventana 22 de la caja 21, enfrente de la cara
inferior 3b de la pared 3 de combustión catalítica. Esta caja 21 con
su ventana cerrada por el vidrio 23 realiza con el foco de
combustión 2 un circuito 24 de evacuación de los gases quemados,
saliendo por la cara inferior 3b de la pared 3 de combustión
catalítica.
De conformidad con el modo de ejecución de la
figura 2, la caja 21 comprende una envoltura exterior 27, de
material aislante y refractario, realizando con la camisa 16 del
foco de combustión 2, un intersticio anular en el cual los gases
quemados 25 circulan a contra corriente del sentido de paso de la
mezcla a quemar 4.
Un cárter 28 está superpuesto a la caja 21,
practicando una cámara 29 de colección de gases quemados 25, estando
espaciado del capó 19.
En esta cámara de colección 29, los gases
quemados 25 intercambian su calor con la mezcla a quemar 4,
introducida en la cámara de distribución 12.
De conformidad al modo de ejecución de la figura
3, y por diferencia con el de la figura 2, ya no hay intercambio de
calor entre los gases quemados 25 y la mezcla a quemar 4.
El circuito 24 de evacuación de los gases
quemados está arreglado para evacuar estos últimos transversalmente
con relación a la dirección de paso de la mezcla a quemar 4, a
través de un pasaje en la envoltura refractaria 27, comunicando de
un lado con el intersticio anular 24 entre la camisa 16 y la
envoltura 27, y el exterior.
Para demostrar la eficacia de un dispositivo
según la invención, con relación a un dispositivo tradicional, se ha
efectuado dos series de ensayos comparativos entre, por una parte un
dispositivo según la figura 1, sin cambiador térmico 6, y por otra
parte el mismo dispositivo con un cambiador térmico 6.
En uno y otro de los casos, las dimensiones
utilizadas y condiciones experimentales son las siguientes.
La pared de intercambio térmico 6, la pared de
combustión catalítica 3, y la pared de aislamiento térmica están
obtenidas cada una por recorte de una torta en un elemento monolito
de tipo "nido de abeja" en cordierita, tal como vendida por la
Sociedad CORNING bajo la marca CELCOR®. La sección útil de cada
torta es de 225 cm^{2}, corresponde a 14000 alvéolos teniendo cada
uno una sección unitaria de 1 mm^{2}.
El difusor 11 está constituido por una torta en
espuma de cerámica de un espesor de 13 mm.
El cambiador térmico 6 (pared de intercambio
térmico) tiene un espesor de 50 mm, y permite un tiempo de estancia
en su seno de la mezcla a quemar, de 0,16 segundo.
El caudal de aire (gas comburente) es variable en
función del caudal de gas combustible, el mismo modulado para
controlar la potencia calorífica emitida. Siendo el aire a 20ºC, el
caudal de aire es variable y comprendido entre 10 y 16
m^{3}/h.
La reacción catalítica se inicia con una llama
desnuda, obtenida por chisporroteo entre dos electrodos, en el
intersticio de 5 mm entre las paredes 3 y 6, con una mezcla a quemar
estequiométrica.
Las temperaturas están registradas en continuo,
especialmente sobre las caras superior e inferior del difusor 11, y
las del cambiador 6.
Los humos de combustión están analizados en
continuo, en cuanto a su contenido en metano, monóxido de carbono,
oxigeno y gas carbónico.
El caudal de gas combustible está modulado
actuando sobre su presión, en la gama de regulación siguiente:
- una presión de 50 mbars (500Pa) corresponde a
una potencia surfácica mínima de 60 kW/m^{2};
- una presión de 140 mbars (1400 Pa) corresponde
a una potencia surfácica máxima de 100 kW/m^{2}.
Para una potencia sufácica mínima (60 kW/m^{2},
el funcionamiento sin cambiador térmico no es posible con un caudal
de aire pulsado de 14 m^{3}/h. En efecto, la mezcla a quemar no
está suficientemente caliente para entretener una temperatura mínima
y suficiente para oxidar catalíticamente la totalidad del gas
combustible. Resulta una desactivación progresiva e ineluctable de
la materia catalítica (análisis en los humos de una cantidad
creciente de CH_{4} y decreciente de CO_{2}.
Si se aumenta la potencia calorífica de la mezcla
a quemar, correspondiente a una potencia surfácica de 75 kW/m^{2},
y se disminuye el caudal de aire (10 m^{3}/h), entonces el
funcionamiento del dispositivo se vuelve posible: las temperaturas
medidas sobre la cara superior de la pared 3 son del orden de 650ºC,
y las sobre la cara inferior del difusor 11 del orden de 780ºC. Pero
en estas nuevas condiciones, para una potencia máxima, las
temperaturas medidas en la parte trasera de la pared 3 son próximas
a 900ºC, y las medidas sobre la cara inferior del difusor 11 del
orden de 1000ºC. Al cabo de algunos minutos, las cualidades
aislantes del difusor 11 de espuma de cerámica están anihiladas. Así
la cara superior del difusor 11 alcanza unas temperaturas próximas
a las de la cara inferior. Resulta un inicio de fuego en el foco de
combustión 2. Un ensayo complementario con un caudal de aire
superior a 10 m^{3}/h no ha permitido evitar un inicio de
fuego.
Una misma serie de ensayo se han realizado con el
mismo dispositivo, dotado además del cambiador térmico 6 tal como
anteriormente definido, entre el difusor 11 y la pared 6. El
cambiador térmico 6 está dispuesto de manera a no modificar el
intersticio intercalar 7. En el intervalo limitado por los niveles
mínimo y máximo de potencia surfácica, el funcionamiento del
dispositivo es posible con un caudal de aire de 14 m^{3}/h. Los
valores de las temperaturas registradas a nivel de la pared 3 son
suficientes para mantener una actividad catalítica total. La cara
superior del difusor 11 está constantemente mantenida a un bajo
nivel de temperatura garantizando el buen funcionamiento del
conjunto. En este caso, el intercambio térmico es muy importante,
puesto que permite aumentar la temperatura del flujo de la mezcla a
quemar de 750ºC a potencia mínia, y de 950ºC a potencia máxima.
Además, las temperaturas medidas en diferentes puntos de la
superficie inferior de la pared catalítica 3 se han revelado casi
idénticas, garantizando así una buena repartición de la emisión de
la radiación infrarroja sobre toda la superficie de emisión. Un
ensayo complementario donde la temperatura del aire de alimentación
estuvo llevado a 200ºC no ha conducido a una modificación del
comportamiento del aparato en el margen de funcionamiento
estudiado.
| Cara superior | Cara superior | Cara inferior | Cara superior | |
| Pared 3 | Cambiador 6 | Cambiador 6 | Difusor 11 | |
| Potencia mínima | 650ºC | 800ºC | 45ºC | 32ºC |
| Potencia máxima | 905ºC | 1030ºC | 51ºC | 34ºC |
Claims (10)
1. Dispositivo (1) de emisión surfácica de una
radiación infrarroja, comprendiendo un foco de combustión (2) que
tiene una pared (3) de material refractario, permeable según su
espesor, adaptada para el paso de una mezcla a quemar (4) (gas
combustible (30) más gas comburente (31), por ejemplo aire), de su
cara superior (3a) a su cara inferior (3b), y cuya superficie
desarrollada interna está revestida con una materia catalítica de
combustión, y una cámara arriba (5) alimentada de un lado con mezcla
a quemar y cerrada del otro lado por una pared de combustión
catalítica, así como un difusor (11) de la mezcla a quemar,
caracterizado porque dicho foco de combustión (2) comprende
al menos un cambiador térmico (6) dispuesto más arriba y
transversalmente enfrente de la pared (3) de combustión catalítica,
formando con la pared (3) de combustión catalítica un intersticio
(7) intercalar, separado por dicho cambiador del resto de la cámara
arriba (5), recibiendo dicho cambiador térmico por su cara inferior
(6b) al menos la mayor parte del calor radiada por la cara superior
(3a) de dicha pared de combustión catalítica, y estando, dicho
cambiador térmico de material refractario, permeable según su
espesor y adaptado para el paso de la mezcla a quemar (4).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho foco de combustión (2) comprende
una pared (8) de aislamiento térmico dispuesta más arriba y enfrente
del cambiador térmico (6), siendo dicha pared de aislamiento
térmico, de material refractario, igualmente permeable según su
espesor y adaptada para el paso de la mezcla a quemar (4).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la pared de aislamiento térmico (8) está
dispuesta transversalmente en la cámara arriba (5), y determina con
el cambiador térmico (6) un intersticio intermedio (9) separado del
resto de la cámara arriba por dicha pared de aislamiento
térmico.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared (3) de combustión catalítica
está constituida por una torta de material cerámico refractario,
atravesada de su cara superior (3a) a su cara inferior (3b), según
el sentido del paso de la mezcla (4) a quemar, por una multiplicidad
de canales (10) paralelos, por ejemplo por una torta de un material
del tipo "nido de abeja".
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cambiador térmico (6) está
constituido por una torta de material cerámico refractario,
atravesada de su cara superior (6a) a su cara inferior (6b), según
el paso de la mezcla (4) a quemar, por una multiplicidad de canales
(10) paralelos, por ejemplo por una torta de un material tipo
"nido de abeja".
6. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el cambiador térmico (6) está
constituido por una torta de material cerámico refractario,
atravesada de su cara superior a su cara inferior, según el sentido
del paso de la mezcla (4) a quemar, por una multiplicidad de canales
(10) paralelos, por ejemplo por una torta de un material de tipo
"nido de abeja".
7. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el difusor (11) de la mezcla a quemar
está dispuesto transversalmente en el intersticio intermedio
(9).
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el difusor (11) comprende una hoja
permeable a la mezcla a quemar, de material refractario, por ejemplo
cerámico.
9. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cara inferior (6b) del cambiador
térmico (6) tiene prácticamente la misma superficie que la cara
inferior (3b) radiante de la pared (3) de combustión catalítica.
10. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el foco (2) de combustión comprende una
cámara (12) de distribución de la mezcla a quemar, más arriba de la
cámara arriba (5), según el sentido de circulación de la mezcla a
quemar (4), separada de la cámara arriba (5) por una pared (13) en
la cual están distribuidos una multiplicidad de pasajes (15) de
expansión de la mezcla a quemar (4).
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