[0001] La presente invenzione concerne un procedimento per separare aerostaticamente dall'ambiente circostante, mediante una cortina d'aria, il focolare di un caminetto, come descritto nel preambolo della rivendicazione 1, nonché un dispositivo per realizzare il procedimento come descritto nel preambolo della rivendicazione 7.
[0002] L'impiego di caminetti a fuoco aperto per la combustione di legna e simili combustibili è molto in uso per i grandi vantaggi di benessere che un fuoco aperto sa impartire all'utente. Tutti sanno però che i normali caminetti aperti sul davanti, che sono anche gli unici ad offrire il piacere di godere del contatto visivo diretto con la fiamma viva, non sono privi di problemi e di pericoli.
Tra questi problemi, quelli più importanti sono certamente la fuoriuscita di fumo nell'ambiente, con tutte le conseguenze ambientali e di salute che si conoscono e, soprattutto, lo spruzzo incontrollato di scintille o particelle di combustibile incandescente, con i grossi problemi di incendio che da ciò derivano.
[0003] Per questi motivi sono già stati proposte e anche protette brevettualmente una serie di soluzioni tecnologicamente più avanzate, tendenti a meglio proteggere l'ambiente circostante ed anche, tramite l'adozione di scambiatori di calore, a migliorare il grado di rendimento del caminetto.
[0004] La soluzione oggi più comunemente applicata è quella di chiudere completamente la camera del focolare, applicando anteriormente, cioè sul lato che dà sul locale, una parete trasparente di vetro o simile, che lascia bens Å vedere la fiamma,
ma che isola il locale totalmente dal focolare. Un esempio di una simile soluzione è mostrato nella US-4 248 206, dove viene altres Å descritto come, per ottenere un miglior grado di rendimento del caminetto, nella parte posteriore della parete trasparente venga creata una cortina di aria che, alimentata dall'esterno tramite un ventilatore, lambisce la parete e si riscalda. Un simile caminetto può avere buoni gradi di rendimento calorico, ma è evidente che viene a mancare il contatto diretto tra il fuoco e l'aria dell'ambiente.
Una simile costruzione viene recepita come corpo estraneo al locale e considerata alla stregua delle normali stufe da riscaldamento in ghisa o ceramica.
[0005] Una soluzione analoga a quella sopradescritta viene mostrata anche nel brevetto canadese n. 1 127 031, nel quale una corrente d'aria viene portata a lambire la superficie interna di una parete di chiusura del focolare di un caminetto, il tutto allo scopo di raffreddare la parete di vetro-ceramica.
[0006] Già più raffinata risulta essere la soluzione mostrata nella EP-A-0 033 787, che mostra un caminetto autoregolatore aperto da uno o più lati, nella cui cappa fissa è montata, in modo ribaltante, una cappa mobile avente forma tronco-conica.
La cappa mobile entra in contatto, in una posizione di riposo, con la periferia di base della cappa fissa, mentre nella posizione ribaltata tra le due cappe si forma un passaggio continuo, un ugello, che permette di creare davanti al focolare aperto una cortina d'aria, ciò che permette di aspirare i gas dei fumi in eccesso. È ben vero che, in questo documento, si cita espressamente la formazione di una cortina d'aria sull'apertura libera di un caminetto. Tuttavia è d'uopo notare che il concetto di cortina d'aria viene qui impiegato in modo improprio, poiché la bocchetta serve ad aspirare l'aria ed il fumo in eccesso, e dunque è escluso che possa formare una cortina d'aria - nel senso di una separazione aerostatica del focolare dall'ambiente circostante - davanti all'apertura del focolare.
Una bocchetta aspirante, a differenza di una bocchetta soffiante, aspira aria da tutte le direzioni e dunque non può mai generare una corrente d'aria monodirezionale, come è percontro necessario per realizzare una cortina d'aria. Questo è possibile solo soffiando aria con la dovuta potenza.
[0007] Un altro oggetto che presenta un certo interesse nell'ambito della presente invenzione è poi quello mostrato nella EP-0 766 046-A2, che mostra un apparecchio di riscaldamento a gas con fluido infiammabile.
Questi tipi di camini - che già per questo aspetto di base non si possono assimilare ai veri caminetti brucianti legna di cui si occupa la presente invenzione - possiedono ancora due svantaggi fondamentali cui l'invenzione descritta intende porre rimedio, e cioè che, da un lato, producono emissioni nocive alla salute e, d'altro lato, non danno un effetto realistico di caminetto, cioè non permettono di avere un contatto visivo diretto con la fiamma. Per ovviare a questi svantaggi, la EP-0 766 046-A2 propone l'impiego di una circolazione forzata di aria spinta da un ventilatore attraverso una bocchetta disposta nella parte superiore dell'apertura del caminetto.
Tuttavia anche in questo caso l'aria non forma però una cortina d'aria chiusa, poiché una parte dell'aria entra direttamente nella zona del focolare mentre la restante aria fuoriuscente dalla bocchetta si perde nello spazio circostante.
[0008] L'inventore non si preoccupa infatti di indirizzare la corrente d'aria a formare una cortina d'aria "compatta", bens Å lascia che l'aria fuoriuscente dalla bocchetta si espanda a formare un cono allargantesi che non può evidentemente venir recuperato per costituire un circuito di aria chiuso.
Anche se nella parte inferiore del focolare è prevista una larga apertura di entrata dell'aria, aria che del resto può entrare anche da una apertura addizionale prevista sul lato posteriore del focolare, è certo che questo documento non mostra la formazione di una cortina d'aria davanti all'apertura di un caminetto, poiché l'aria espulsa in tutte le direzioni dalla bocchetta non può far altro che formare davanti all'apertura del caminetto una turbolenza accentuata che rende impossibile ogni formazione di una cortina d'aria.
[0009] Da ultimo vogliamo citare che la formazione di cortine d'aria, ad esempio a scopi di protezione antincendio, è ben nota dallo Stato della Tecnica, ad esempio dalla US-4 315 456, che insegna anche le condizioni fisiche affinché una simile cortina possa formarsi.
Questo documento non dà però alcuna indicazione relativa all'impiego di una simile cortina d'aria in un caminetto casalingo.
[0010] Vogliamo infine notare che altri documenti (ad esempio la DE-2 632 056) mostrano dei caminetti provvisti di un ugello di alimentazione dell'aria dall'alto al basso della cappa del camino, dove poi l'ugello può anche interessare più lati del camino. Si tratta però della generazione di una corrente d'aria prevista per alimentare il fuoco del camino.
Infatti lo scopo di questa, come di altre analoghe, soluzioni, è quello di alimentare l'aria di combustione non prelevandola dall'ambiente, bens Å adducendola tramite una conduttura separata, cos Å da non asportare aria calda dal locale.
[0011] Lo scopo della presente invenzione è di eliminare gli svantaggi delle succitate soluzioni parziali note e, preoccupandosi precipuamente della creazione di una atmosfera di benessere grazie alla presenza del focolare acceso nel locale, eliminare gli svantaggi principali dei caminetti a fuoco aperto, che sono la fuoriuscita di fumo nell'ambiente e lo scintillamento con il relativo pericolo di incendio.
Oltre a ciò il procedimento inventivo, nonché il dispositivo per la sua realizzazione, devono permettere di ottenere, grazie all'assenza di pareti divisorie tra il focolare ed il locale, un grado di rendimento calorico del caminetto soddisfacente, senza necessità di dover adottare costosi e delicati dispositivi scambiatori di calore, come sono invece indispensabili nei caminetti separati dall'ambiente da una parete più o meno trasparente.
[0012] Tutti questi scopi vengono realizzati tramite un procedimento conforme al preambolo della rivendicazione 1, caratterizzato dalle specificazioni della parte caratterizzante della rivendicazione 1.
Quale dispositivo, gli scopi vengono realizzati mediante le caratteristiche della parte caratterizzante della rivendicazione 7.
[0013] L'idea inventiva non vuole essere quella della creazione di una cortina d'aria in sé davanti all'apertura del focolare, poiché la formazione di cortina d'aria costituisce oggi una tecnica ben nota all'uomo del mestiere che si occupa di separazioni aerostatiche di ambienti comunicanti, bens Å quella di creare una circolazione dell'aria in un circuito chiuso, dove poi il concetto di circuito chiuso non va inteso nel senso assoluto che l'aria contenuta nel circuito e circolante in esso non ha nessun contatto con l'aria dell'ambiente, bens Å che la maggior parte dell'aria circolante rimane nel circuito e lo percorre un certo numero di volte, mentre solo una piccola parte si mescola con l'aria dell'ambiente,
là dove la cortina d'aria entra in contatto con l'ambiente. È infatti evidente che, per quanto accuratamente si possa costruire una cortina d'aria, adottando i più raffinati mezzi tecnici a disposizione del costruttore per costituire una corrente d'aria laminare e priva di turbolenze nonché di intensità costante su tutta la larghezza - mezzi sui quali non entriamo qui nel merito, poiché fanno parte del bagaglio di ogni esperto di aerostatica e aerodinamica - sulle superfici della cortina d'aria, dove l'aria circolante nella cortina entra in diretto contatto con l'aria ferma dell'ambiente, si formano delle leggere turbolenze, sottoforma di vortici. Questi vortici fanno s Å che una parte dell'aria circolante si disperda nell'ambiente, mentre dall'ambiente la cortina d'aria trascina con sé una certa quantità di aria ambientale.
Per questo motivo il concetto di circuito chiuso va interpretato nel senso di "sostanzialmente chiuso", ossia tale che solo una bassa percentuale di aria circolante nel circuito viene scambiata con l'aria dell'ambiente circostante, che è tanto quella interna alla camera del focolare che quella del locale. Si noti ancora che un certo scambio di aria, ossia l'adduzione di aria fresca al focolare, è addirittura necessario per garantire la corretta combustione del combustibile, ossia l'apporto dell'ossigeno necessario. Se la cortina d'aria potesse chiudere totalmente l'apertura al focolare e cos Å impedire ogni scambio di aria con l'ambiente del locale, sarebbe necessario alimentare l'aria di combustione in altro modo, ad esempio dal basso. Tutto ciò per dire che un certo scambio di aria nella cortina d'aria è inevitabile e può anche essere utile.
Secondo l'invenzione si tende però a minimizzare tale scambio d'aria, onde aumentare l'efficacia di protezione della cortina d'aria contro la fuoriuscita di fumo e scintille dal focolare, e ciò eventualmente anche a costo di dover adottare una adduzione separata di aria di combustione per alimentare il fuoco nel camino.
[0014] Le rivendicazioni dipendenti dalla seconda alla sesta concernono poi dei perfezionamenti al concetto inventivo di base della rivendicazione 1, mentre le rivendicazioni dipendenti dalla settima alla decima descrivono e proteggono dei dispositivi preferiti per la realizzazione dell'invenzione. L'invenzione viene ora descritta più nei particolari con l'aiuto delle figure allegate che la vogliono descrivere schematicamente in alcune delle forme di esecuzione preferite.
Le figure mostrano:
<tb>la Fig. 1<sep>un caminetto da appartamento inventivo in rappresentazione prospettica schematizzata per mostrare la collocazione degli elementi che compongono l'invenzione;
<tb>la Fig. 2<sep>una sezione schematica di un canale di collegamento che collega due ugelli, uno soffiante ed uno aspirante, del circuito chiuso;
<tb>la Fig. 3<sep>lo schema di base del circuito chiuso inventivo in una variante con due ventilatori di movimentazione dell'aria;
<tb>la Fig. 4<sep>la soluzione della Fig. 3 vista da un lato.
[0015] Nella Fig. 1 vengono indicate con 1 e 2 le pareti laterali di un caminetto da appartamento, chiuso superiormente da una cappa 3 nel mezzo della quale si diparte, dal punto di convergenza della cappa, un tubo di scarico dei fumi 4. Nella sua parte inferiore un simile caminetto presenta normalmente un piano di appoggio 5 del combustibile, fatto spesso quale una griglia per facilitare l'alimentazione di aria di combustione al fuoco. Il caminetto da appartamento possiede naturalmente una parete di chiusura posteriore 6, mentre dal lato rivolto verso il locale esso è aperto, onde dare libero accesso visivo al fuoco ed anche per permettere la fuoriuscita di calore, per irraggiamento, nell'ambiente circostante.
Gli elementi fino qui descritti sono quelli che costituiscono la base di ogni caminetto da appartamento. È chiaro però che questi elementi di base possono venir arricchiti da altri elementi pure noti e spesso presenti nella pratica, quali aperture inferiori o laterali per l'entrata di aria di combustione al di sotto del focolare, sistemi di circolazione di aria con scambiatori di calori disposti per lo più nella parete posteriore 6 del focolare e bocchette d'uscita dell'aria calda nelle pareti laterali 1 e/o 2 o nella cappa 3 ecc. Tutti questi elementi ausiliari non interferiscono minimamente con la presente invenzione e possono dunque qui venir trascurati.
[0016] Essi possono senz'altro essere presenti in un caminetto corrispondente alla presente invenzione.
Un dispositivo ideale per realizzare il procedimento inventivo è pure rappresentato nella Fig. 1 e comprende un focolare 7 formato da una camera con un pavimento o piano di appoggio 5, un soffitto o cappa 3, una parete posteriore 6 e due pareti laterali 1 e 2. La camera è aperta nella parte anteriore.
L'apertura anteriore del focolare 7 è poi percorsa su tutta la sua altezza e tutta la sua larghezza, similmente a quanto mostrato anche dalla EP-0 766 046 (che costituisce l'oggetto più vicino alla presente invenzione) da una corrente d'aria indicata con le frecce f formante una cortina d'aria.
[0017] Con cortina d'aria si intende una corrente d'aria che divide completamente in senso aerostatico due spazi contigui, impedendo l'interscambio di aria tra i due spazi.
[0018] L'invenzione prevede ora che su due lati opposti dall'apertura anteriore del focolare (lati che possono essere tanto quello superiore che quello inferiore quanto i due lati laterali) è presente almeno un ugello, e più precisamente almeno un ugello soffiante aria, ed almeno un ugello aspirante aria.
Precisiamo avantutto che con ugello si intende qui ogni tipo di fessura o bocchetta attraverso la quale può passare una corrente d'aria. Tale fessura formante ugello può essere opportunamente dotata di una sezione adatta a creare una corrente d'aria monodirezionale, nel caso di un ugello soffiante, oppure ad aspirare aria regolarmente da tutte le direzioni. Inoltre un simile ugello viene realizzato secondo i dettami della aerodinamica, in modo da presentare in ogni suo punto condizioni di soffiaggio, rispettivamente di aspirazione, le più costanti possibili. Ad esempio, si adotteranno sezioni dei canali dell'ugello decrescenti con più ci si allontana dal punto di raccordo con un canale collettore, come è noto dai principi dell'aerodinamica.
Se dunque l'ugello viene raccordato da ogni lato ad un canale collettore o di collegamento (come verrà spiegato più sotto in relazione con la forma di esecuzione rappresentata nelle Fig. da 1 a 4) il canale dell'ugello avrà una sezione decrescente da ambo i lati verso la sua parte centrale. Tutto ciò fa parte dei normali provvedimenti noti ad ogni uomo del mestiere e che dunque non è qui il caso di spiegare nei dettagli.
[0019] Nel caso particolare mostrato a titolo di esempio nelle Fig. 1 e 2, l'ugello soffiante aria è indicato con 8, mentre l'ugello aspirante aria è indicato con 9.
L'ugello soffiante aria 8 è poi qui disposto nella parte superiore dell'apertura del focolare, mentre l'ugello aspirante 9 è disposto nella parte inferiore, sicché la cortina d'aria - corrispondentemente ad una forma preferita dell'invenzione, poiché è quella che meglio permette di combinare l'effetto di separazione della cortina d'aria con l'alimentazione di aria al focolare - si sposta verticalmente dall'alto al basso. Nella Fig. 1 è mostrato un unico ugello soffiante 8 ed un unico ugello aspirante 9: nulla impedisce però che ci siano una pluralità di ugelli soffianti ed ugelli aspiranti, alimentati ciascuno separatamente. Importante agli effetti dell'invenzione è solo che venga creata una cortina d'aria continua, regolare e priva di interruzioni, davanti all'apertura del focolare.
Onde realizzare il circuito essenzialmente chiuso della corrente d'aria, che costituisce l'essenza dell'invenzione, è ora previsto, nella forma di esecuzione delle Fig. 1 e 2, che l'ugello soffiante 8 sia collegato con l'ugello aspirante 9 tramite un canale di collegamento chiuso 10, nel quale agisce almeno un ventilatore 11 che mette in circolazione l'aria nel circuito chiuso costituito dalla cortina d'aria f passante dall'almeno un ugello soffiante 8 all'almeno un ugello aspirante 9 e dal canale di collegamento 10.
[0020] Nella forma di realizzazione preferita dell'invenzione, rappresentata nelle Fig. 1 e 2 sopradescritte ed anche nelle Fig.
3 e 4 che rappresentano l'invenzione in modo puramente schematico per ancor meglio chiarirne la essenza, è poi previsto che il canale di collegamento 10 sia fatto quale un doppio canale 10 ¾, 10 ¾ ¾, ciascun semicanale 10 ¾ e 10 ¾ ¾ del quale collega una estremità dell'almeno un ugello soffiante 8 con la corrispondente estremità dell'almeno un ugello aspirante 9, dove poi in ciascun semicanale 10 ¾, 10 ¾ ¾ è disposto un ventilatore 11 ¾, 11 ¾ ¾ che mette in circolazione l'aria (vedasi le frecce f ¾, f ¾ ¾ nei canali 10 ¾, 10 ¾ ¾).
[0021] Si è ora costatato che i migliori risultati di separazione dello spazio del focolare dal locale si ottengono qualora la corrente d'aria della cortina d'aria f sia essenzialmente laminare. Ciò si ottiene scegliendo una forma adeguata dell'ugello soffiante 8 ed adeguando la velocità dell'aria in uscita dall ugello 8 stesso.
Naturalmente non è possibile garantire la laminante della corrente d'aria lungo tutto il percorso della cortina d'aria: è questo il motivo per il quale si parla qui di corrente essenzialmente laminare, intendendo con ciò che si vuole garantire la laminarità della corrente per il più lungo tratto possibile della cortina stessa. Si è pure dimostrato vantaggioso scegliere una velocità dell'aria nella cortina d'aria, misurata all'uscita dell'ugello soffiante, compresa tra da 0,5 a 5 m/sec. In effetti la velocità dell'aria deve venir opportunamente scelta in funzione delle dimensioni del caminetto da appartamento, ed in particolare della distanza tra l'ugello soffiante 8 e l'ugello aspirante 9.
Esiste infatti una velocità d'uscita dall'ugello soffiante 8 ottimale, quella cioè che garantisce la formazione della cortina d'aria più completa con la minor perdita di aria dal circuito chiuso: questa velocità va determinata con calcoli e prove opportune, operazioni che rientrano nelle competenze dell'uomo del mestiere.
[0022] Si è pure dimostrato che la cortina d'aria f inventiva, per funzionare in modo ottimale, deve essere tale che l'apporto di aria alla corrente della cortina d'aria f dall'ambiente circostante deve essere compreso tra il 10 ed il 40% della quantità totale di aria circolante.
Anche qui si tratta di una indicazione frutto della sperimentazione, che però è di grande aiuto per determinare i parametri ideali con i quali dimensionare gli elementi del dispositivo inventivo.
[0023] Molte sono le varianti pensabili per realizzare un circuito d'aria, comprendente una cortina d'aria, essenzialmente chiuso nel senso della presente invenzione. Si possono ad esempio pensare sistemi di circolazione dell'aria comprendenti un unico canale di collegamento largo quanto tutti gli ugelli aspiranti e soffianti e dotato di un ventilatore radiale di altrettanta larghezza, del tipo cioè di quelli oggi comunemente in uso nelle stufette elettriche, oppure sistemi dotati di un grande numero di tubi di collegamento e/o di ugelli soffianti ed aspiranti ecc.
Tutto ciò rientra nel campo di validità della presente invenzione qualora lo scopo sia quello di creare una cortina d'aria davanti all'apertura di un caminetto di appartamento inserita in un circuito d'aria essenzialmente chiuso come dalla definizione sopracitata.
Indice delle figure
[0024]
1. : Parete laterale
2. : Parete laterale
3. : Cappa
4. : Tubo di scarico
5. : Piano di appoggio o pavimento
6. : Parete posteriore
7. : Focolare
8. : Ugello soffiante
9. : Ugello aspirante
10. 10 ¾, 10 ¾ ¾ : Canale di collegamento
11. 11 ¾, 11 ¾ ¾ : Ventilatore
[0001] The present invention relates to a process for aerostatically separating from the surrounding environment, by means of an air curtain, the hearth of a fireplace, as described in the preamble of claim 1, as well as a device for carrying out the process as described in the preamble of the Claim 7
[0002] The use of open fireplaces for the combustion of wood and similar fuels is very much in use due to the great wellness advantages that an open fire can impart to the user. But everyone knows that the normal open fireplaces on the front, which are also the only ones that offer the pleasure of enjoying direct eye contact with the living flame, are not without problems and dangers.
Among these problems, the most important ones are certainly the release of smoke into the environment, with all the environmental and health consequences that are known and, above all, the uncontrolled spraying of sparks or incandescent fuel particles, with the big fire problems that from this derive.
[0003] For these reasons, a series of more technologically advanced solutions have already been proposed and also patented, tending to better protect the surrounding environment and also, through the adoption of heat exchangers, to improve the efficiency of the fireplace .
[0004] The solution most commonly applied today is to completely close the hearth chamber, applying a transparent glass wall or similar, which leaves the flame visible, on the side facing the room.
but that isolates the room totally from the hearth. An example of such a solution is shown in US-4 248 206, where it is also described how, in order to obtain a better efficiency of the fireplace, an air curtain is created at the rear of the transparent wall which, fed from the outside through a fan, it licks the wall and heats up. Such a fireplace can have good degrees of heat output, but it is clear that there is no direct contact between the fire and the ambient air.
A similar construction is incorporated as a foreign body in the room and considered in the same way as normal cast iron or ceramic heating stoves.
[0005] A solution similar to the one described above is also shown in Canadian patent no. 1 127 031, in which an air current is brought to lick the inner surface of a wall for closing the hearth of a fireplace, all in order to cool the glass-ceramic wall.
[0006] Already more refined is the solution shown in EP-A-0 033 787, which shows a self-regulating fireplace open from one or more sides, in whose fixed hood a movable hood having a truncated shape is mounted conical.
The movable hood comes into contact, in a rest position, with the base periphery of the fixed hood, while in the overturned position between the two hoods a continuous passage is formed, a nozzle, which allows to create a curtain in front of the open hearth. 'air, which allows you to suck up the gases of excess fumes. It is true that, in this document, the formation of an air curtain on the free opening of a fireplace is expressly mentioned. However, it should be noted that the concept of an air curtain is used in an improper manner, since the nozzle serves to draw in excess air and smoke, and therefore it is excluded that it can form an air curtain - in the sense of an aerostatic separation of the hearth from the surrounding environment - in front of the hearth opening.
A suction nozzle, unlike a blowing nozzle, sucks air from all directions and therefore can never generate a unidirectional air flow, as is necessary to make an air curtain. This is only possible by blowing air with the required power.
[0007] Another object which has a certain interest in the field of the present invention is then that shown in EP-0 766 046-A2, which shows a gas heating apparatus with flammable fluid.
These types of chimneys - which already for this basic aspect cannot be assimilated to the true wood-burning fireplaces of which the present invention is concerned - still possess two fundamental disadvantages which the described invention intends to remedy, namely that, on the one hand , produce emissions harmful to health and, on the other hand, do not give a realistic effect of fireplace, that is they do not allow to have a direct visual contact with the flame. To overcome these disadvantages, EP-0 766 046-A2 proposes the use of a forced circulation of air driven by a fan through a nozzle located in the upper part of the fireplace opening.
However, even in this case the air does not form a closed air curtain, since a part of the air enters directly into the area of the hearth while the remaining air escaping from the nozzle is lost in the surrounding space.
[0008] The inventor does not in fact concern himself with directing the air flow to form a "compact" air curtain, except that it allows the air escaping from the nozzle to expand to form an expanding cone that obviously cannot come recovered to form a closed air circuit.
Even if a large air inlet is provided in the lower part of the hearth, air that can also enter through an additional opening on the back side of the stove, it is certain that this document does not show the formation of a curtain wall. air in front of the opening of a fireplace, since the air expelled in all directions from the nozzle can only form an accentuated turbulence in front of the fireplace opening which makes it impossible to form an air curtain.
[0009] Finally we want to mention that the formation of air curtains, for example for fire protection purposes, is well known by the State of the art, for example by US-4 315 456, which also teaches the physical conditions for a similar cortina can form.
However, this document does not give any indication regarding the use of a similar air curtain in a home fireplace.
[0010] Finally, it should be noted that other documents (for example DE-2 632 056) show fireplaces provided with a nozzle for supplying air from the top to the bottom of the chimney hood, where the nozzle can also affect more sides of the fireplace. However, this is the generation of an air current designed to feed the fire of the chimney.
In fact, the purpose of this, as of other similar solutions, is to supply the combustion air without taking it from the environment, but rather adding it via a separate duct, so as not to remove hot air from the room.
[0011] The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the abovementioned known partial solutions and, being concerned primarily with the creation of an atmosphere of well-being thanks to the presence of the hearth lit in the room, to eliminate the main disadvantages of open fireplaces, which are smoke escaping into the environment and sparking with the associated fire hazard.
In addition to this, the inventive process, as well as the device for its realization, must allow to obtain, thanks to the absence of dividing walls between the hearth and the room, a satisfactory degree of heat efficiency of the fireplace, without the need to have to adopt expensive and delicate heat exchanger devices, as they are instead indispensable in fireplaces separated from the environment by a more or less transparent wall.
[0012] All these objects are achieved by a process according to the preamble of claim 1, characterized by the specifications of the characterizing part of claim 1.
As a device, the objects are achieved by the features of the characterizing part of claim 7.
[0013] The inventive idea is not intended to be that of creating an air curtain in itself in front of the opening of the hearth, since the formation of an air curtain is today a technique well known to the man of the trade who deals with of aerostatic separations of communicating environments, but that of creating an air circulation in a closed circuit, where then the concept of closed circuit should not be understood in the absolute sense that the air contained in the circuit and circulating in it has no contact with the ambient air, but that most of the circulating air remains in the circuit and runs through it a certain number of times, while only a small part mixes with the ambient air,
where the air curtain comes into contact with the environment. It is in fact evident that, however accurately an air curtain can be constructed, by adopting the most refined technical means available to the manufacturer to form a laminar air flow free of turbulence and constant intensity over the entire width - means on the which we do not enter here on the merits, since they are part of the baggage of every aerostatic and aerodynamicist expert - on the surfaces of the air curtain, where the air circulating in the curtain comes into direct contact with the still air of the environment, are formed of slight turbulence, in the form of vortices. These vortices cause a part of the circulating air to disperse in the environment, while from the environment the air curtain carries with it a certain amount of ambient air.
For this reason the concept of closed circuit must be interpreted in the sense of "substantially closed", that is such that only a low percentage of air circulating in the circuit is exchanged with the air of the surrounding environment, which is as much that inside the chamber of the hearth than that of the local. It should also be noted that a certain exchange of air, i.e. the supply of fresh air to the hearth, is even necessary to ensure the correct combustion of the fuel, ie the supply of the necessary oxygen. If the air curtain could completely close the opening to the hearth and thus prevent any exchange of air with the room environment, it would be necessary to supply the combustion air in another way, for example from below. All this to say that a certain exchange of air in the air curtain is inevitable and may even be useful.
According to the invention, however, this exchange of air is tended to be minimized in order to increase the effectiveness of the protection of the air curtain against the escape of smoke and sparks from the hearth, and this possibly even at the cost of having to adopt a separate supply of combustion air to feed the fire in the fireplace.
[0014] The claims depending from the second to the sixth then concern improvements to the basic inventive concept of claim 1, while the claims depending from the seventh to the tenth describe and protect preferred devices for carrying out the invention. The invention is now described in greater detail with the help of the enclosed figures which are intended to be schematically described in some of the preferred embodiments.
The figures show:
Fig. 1 is an inventive apartment fireplace in a schematic perspective view to show the location of the elements making up the invention;
Fig. 2 is a schematic section of a connection channel which connects two nozzles, one blower and one suction, of the closed circuit;
Fig. 3 is the basic diagram of the inventive closed circuit in a variant with two air movement fans;
Fig. 4 is the solution of Fig. 3 seen from one side.
[0015] In Fig. 1 the side walls of an apartment fireplace are indicated with 1 and 2, closed at the top by a hood 3 in the middle of which a fumes exhaust pipe 4 departs from the point of convergence of the hood. In its lower part, a similar fireplace normally has a fuel bearing surface 5, often made as a grid to facilitate the supply of combustion air to the fire. The apartment fireplace naturally has a rear closing wall 6, while from the side facing the room it is open, in order to give free visual access to the fire and also to allow heat to escape, by radiation, into the surrounding environment.
The elements described up to here are those that form the basis of each apartment fireplace. However, it is clear that these basic elements can be enriched with other elements which are also known and often present in practice, such as lower or lateral openings for the entry of combustion air below the hearth, air circulation systems with heat exchangers. arranged mostly in the rear wall 6 of the hearth and outlets of hot air in the side walls 1 and / or 2 or in the hood 3 etc. All these auxiliary elements do not interfere in any way with the present invention and can therefore be neglected here.
[0016] They can certainly be present in a fireplace corresponding to the present invention.
An ideal device for carrying out the inventive process is also shown in Fig. 1 and comprises a hearth 7 formed by a chamber with a floor or supporting surface 5, a ceiling or hood 3, a rear wall 6 and two side walls 1 and 2 .The room is open at the front.
The front opening of the hearth 7 is then traveled along its entire height and all its width, similarly to what is also shown by EP-0 766 046 (which constitutes the object closest to the present invention) by an air flow indicated with arrows f forming an air curtain.
[0017] An air curtain means an air stream that completely divides two adjacent spaces in an aerostatic sense, preventing the exchange of air between the two spaces.
[0018] The invention now provides that on two opposite sides of the front opening of the hearth (sides which can be as much the upper one as the lower one as the two lateral sides) there is at least one nozzle, and more precisely at least one air blowing nozzle , and at least one air suction nozzle.
Please note, first of all, that with nozzle we mean here any kind of crack or nozzle through which an air current can pass. This slot forming the nozzle can be suitably provided with a section suitable for creating a unidirectional air flow, in the case of a blowing nozzle, or for sucking air regularly from all directions. Moreover, a similar nozzle is made according to the dictates of aerodynamics, so as to present at each point blowing conditions, respectively of suction, the most constant possible. For example, sections of the decreasing nozzle channels will be adopted with more we move away from the connection point with a collector channel, as is known from the principles of aerodynamics.
If, therefore, the nozzle is connected on each side to a collector or connection channel (as will be explained below in relation to the embodiment shown in Figs. 1 to 4) the nozzle channel will have a decreasing section from both the sides towards its central part. All this is part of the normal measures known to every man of the trade and therefore it is not the case here to explain in detail.
[0019] In the particular case shown by way of example in Figs. 1 and 2, the air blowing nozzle is indicated with 8, while the air suction nozzle is indicated with 9.
The air blowing nozzle 8 is then arranged here in the upper part of the hearth opening, while the suction nozzle 9 is arranged in the lower part, so that the air curtain - corresponding to a preferred form of the invention, since it is that which better allows to combine the effect of separation of the air curtain with the air supply to the hearth - it moves vertically from top to bottom. Fig. 1 shows a single blowing nozzle 8 and a single suction nozzle 9: nothing prevents, however, that there are a plurality of blowing nozzles and suction nozzles, each supplied separately. It is important to the effects of the invention only that a continuous, regular and uninterrupted air curtain is created in front of the opening of the hearth.
In order to realize the essentially closed circuit of the air stream, which constitutes the essence of the invention, it is now provided, in the embodiment of Figs. 1 and 2, that the blowing nozzle 8 is connected with the suction nozzle 9 by means of a closed connection channel 10, in which at least one fan 11 acts which circulates the air in the closed circuit constituted by the air curtain f passing from the at least one blowing nozzle 8 to the at least one suction nozzle 9 and from the channel of connection 10.
[0020] In the preferred embodiment of the invention, represented in the figures 1 and 2 described above and also in Fig.
3 and 4 which represent the invention in a purely schematic way to better clarify its essence, it is then provided that the connecting channel 10 is made as a double channel 10 ¾, 10 ¾ ¾, each semi-channel 10 ¾ and 10 ¾ ¾ of the which connects one end of the at least one blowing nozzle 8 with the corresponding end of the at least one suction nozzle 9, where a fan 11 ¾, 11 ¾ ¾ is placed in each of the semi-channels 10 ¾, 10 ¾ ¾ which puts the air (see the arrows f ¾, f ¾ ¾ in channels 10 ¾, 10 ¾ ¾).
[0021] It has now been found that the best results of separation of the space of the hearth from the room are obtained if the air current of the air curtain f is essentially laminar. This is achieved by selecting a suitable form of the blowing nozzle 8 and adjusting the speed of the air exiting from the nozzle 8 itself.
Of course, it is not possible to guarantee the lamination of the air stream along the entire air curtain path: this is the reason why we speak here of an essentially laminar current, meaning with what we want to guarantee the laminarity of the current for the longest possible stretch of the curtain itself. It has also been shown to be advantageous to select an air velocity in the air curtain, measured at the outlet of the blowing nozzle, of between 0.5 and 5 m / sec. In fact, the air speed must be suitably chosen according to the size of the apartment fireplace, and in particular the distance between the blower nozzle 8 and the suction nozzle 9.
In fact, there is an exit speed from the optimal blower nozzle 8, that is, which ensures the formation of the most complete air curtain with the least loss of air from the closed circuit: this speed must be determined with appropriate calculations and tests, operations that fall within in the skills of the man of the trade.
[0022] It has also been shown that the inventive air curtain, in order to function optimally, must be such that the supply of air to the air curtain current f from the surrounding environment must be between 10 and 40% of the total amount of circulating air.
Also in this case it is an indication which is the result of experimentation, but which is of great help in determining the ideal parameters with which to dimension the elements of the inventive device.
[0023] Many are the conceivable variants for realizing an air circuit, comprising an air curtain, essentially closed in the sense of the present invention. For example, it is possible to think of air circulation systems comprising a single connection channel as wide as all the suction and blowing nozzles and equipped with a radial fan of the same width, ie of the type currently used in electric heaters, or systems equipped with a large number of connection pipes and / or blowing and suction nozzles etc.
All of this falls within the scope of the present invention if the purpose is to create an air curtain in front of the opening of an apartment fireplace inserted in an air circuit essentially closed as described above.
Index of Figures
[0024]
1.: Side wall
2.: Side wall
3.: Hood
4.: Exhaust pipe
5.: Support surface or floor
6.: Rear wall
7.: Hearth
8.: Blowing nozzle
9.: Suction nozzle
10. 10 ¾, 10 ¾ ¾: Connection channel
11. 11 ¾, 11 ¾ ¾: Fan