IT201800007685A1 - Iniettore di bruciatore a gas, bruciatore a gas utilizzante detto iniettore e metodo per migliorare l’efficienza energetica di un bruciatore a gas. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione avente per titolo:

"Iniettore di bruciatore a gas, bruciatore a gas utilizzante detto iniettore e metodo per migliorare l’efficienza energetica di un bruciatore a gas"

La presente invenzione concerne un iniettore di bruciatore a gas, un bruciatore a gas utilizzante detto iniettore ed un metodo per migliorare l’efficienza energetica di un bruciatore a gas.

Sono noti bruciatori a gas, particolarmente di tipo destinato ad essere montato su un piano di cottura da incasso, delimitato da una lamiera superiore, alla quale il bruciatore è vincolato.

Bruciatori di questo tipo comprendono in genere un corpo o tazza, uno spartifiamme posto sulla tazza e provvisto di una camera di distribuzione di una miscela di gas ed aria primaria, che forma la miscela combustibile, ed un coperchio di delimitazione superiore di detta camera di distribuzione. La tazza è provvista di un ingresso del gas e di una sede, nella quale viene applicato un iniettore del gas.

Questi noti bruciatori si differenziano tra loro per dimensioni e per potenza termica erogata; essi sono correntemente denominati ausiliari, semi rapidi, rapidi o multicorona, a seconda della loro forma e delle loro dimensioni e sono dotati di iniettori in grado di erogare differenti flussi di gas e quindi di generare differenti potenze termiche.

Tipicamente un bruciatore ausiliario eroga una potenza termica nominale di 1kw, un bruciatore semirapido eroga una potenza termica nominale di 1.75 Kw, un bruciatore rapido eroga una potenza termica nominale di 3kw ed un bruciatore a tripla corona genera una potenza termica nominale di 3.5Kw o di 4Kw a seconda delle sue caratteristiche.

Nella progettazione di un bruciatore un parametro significativo delle sue prestazioni è costituito dall’indice di efficienza energetica, che esprime il rapporto tra l’energia termica utilizzabile e l’energia termica risultante dalla combustione del gas in predefinite condizioni di funzionamento.

La norma europea UNI EN 30-2-1 del 2015 prevede che l’indice di efficienza energetica, che prima della entrata in vigore della norma stessa non doveva essere inferiore al 52%, nel tempo doveva progressivamente salire di un punto dopo uno, tre e cinque anni dalla sua entrata in vigore, fino a raggiungere a regime il valore del 55 %. Ciò ha obbligato i costruttori di bruciatori e di piani di cottura a progettare gli uni e gli altri in modo da non scendere al di sotto di questo valore.

Recentemente certi mercati mediorientali, ed in particolare il merato dell’Arabia Saudita, hanno introdotto delle norme (SASO 167-2015 e SASO 168-2015) più restrittive in termini di indice di efficienza energetica, ed in particolare impongono che questo non possa essere inferiore al 58%.

Ciò ha obbligato i produttori di bruciatori e di piani di cottura che volessero accedere a questi mercati, di adeguare i loro prodotti a queste norme più stringenti; questo adeguamento ha comportato la riprogettazione ex novo del bruciatore, con evidenti problemi di investimenti, o la modifica delle modalità di montaggio del bruciatore sul piano di cottura in modo da avvicinare la corona di fiamme al fondo della pentola posta sulla griglia del piano di cottura. In particolare sono stati proposti differenti metodi per avvicinare la corona di fiamme al fondo della pentola; ad esempio di montare il bruciatore in condizione più sollevata rispetto alla lamiera superiore del piano di cottura, oppure di sagomare detta lamiera in modo che essa si presenti più sollevata nella zona di applicazione del bruciatore.

Tutte queste soluzioni si sono rivelate tecnicamente valide nel senso che effettivamente hanno comportato un aumento dell’indice di efficienza energetica del bruciatore, ma hanno comportato anche dei costi elevati, spesso incompatibili con le esigenze del mercato.

Scopo della presente invenzione è di migliorare l’indice di efficienza energetica di un bruciatore a gas, in particolare di un bruciatore a gas da montare su piani di cottura, senza dover riprogettare il bruciatore e senza dover modificare le modalità del suo montaggio sul piano di cottura.

Altro scopo dell’invenzione è di migliorare l’indice di efficienza energetica di un bruciatore di gas senza sostanziali aumenti di costo rispetto ai bruciatori tradizionali.

Altro scopo dell’invenzione è di migliorare l’indice di efficienza energetica di un bruciatore a gas in maniera alternativa a quelle attualmente adottate.

Altro scopo dell’invenzione è di migliorare l’indice di efficienza energetica di un bruciatore di gas in una forma semplice e rapida anche in bruciatori già montati sui piani di cottura esistenti.

Altro scopo dell’invenzione è di migliorare l’efficienza dei tradizionali bruciatori già montati sui piani di cottura esistenti anche senza l’intervento di personale qualificato.

Tutti questi scopi ed altri che risulteranno nella descrizione che segue sono raggiunti, secondo l’invenzione, con un iniettore di bruciatore a gas secondo la rivendicazione 1 con un bruciatore a gas utilizzante detto iniettore secondo la rivendicazione 10 e con un metodo per migliorare l’indice di efficienza energetica di un bruciatore a gas secondo la rivendicazione 11.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione, riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alla allegata tavola di disegni, in cui:

la figura 1 mostra in vista prospettica esplosa un bruciatore a gas provvisto di iniettore secondo l’invenzione,

la figura 2 mostra in vista laterale ed in maggior scala il solo iniettore, e la figura 3 lo mostra in sezione longitudinale.

Come si vede dalle figure l’iniettore secondo l’invenzione è costituito da un ugello, indicato globalmente con 2 e realizzato in genere in ottone, e comprende una porzione superiore che esternamente si presenta preferibilmente cilindrica 4, una porzione inferiore esternamente filettata 6 ed una porzione centrale 8, che esternamente si presenta preferibilmente sfaccettata allo scopo di poter essere impegnata da una tradizionale chiave a tubo per il suo avvitamento ed il suo serraggio su una cavità filettata prevista in un corpo o una tazza 12 di un qualsiasi bruciatore a gas.

Più particolarmente, l’iniettore secondo l’invenzione è destinato ad essere applicato ad un bruciatore a gas da montare a sua volta su un piano di cottura da incasso e comprendente a questo scopo la tazza 12, tramite la quale il bruciatore a gas viene fissato alla lamiera del piano di cottura. Il bruciatore comprende inoltre uno spartifiamme 14, che viene posto sulla tazza 12 e delimita con la lamiera superiore del piano di cottura uno o più passaggi per l’aria primaria proveniente dal di sopra del piano di cottura stesso, ed un coperchio 16 di chiusura superiore dello spartifiamme 14. Qualora peraltro il bruciatore sia di tipologia differente da quello raffigurato dei disegni, ed in particolare sia di tipo a tripla corona, non vi sarà un solo coperchio 16 ma vi potrà essere in maniera tradizionale un coperchio circolare di copertura della parte centrale dello spartifiamme 14 ed un coperchio anulare di copertura della sua parte anulare.

La tazza 12 è vantaggiosamente provvista di un attacco 18 per l’alimentazione del gas, che preferibilmente è di tipo LPG 50 KPa, anche se in particolari casi potrebbe essere di tipo differente.

L’iniettore 2 secondo l’invenzione è internamente interessato da una precamera cilindrica a monte 20, che decorre all’interno della porzione filettata 6 dell’iniettore stesso nonché di una parte della sua porzione sfaccettata 8, da una camera cilindrica di espansione 22 a valle, la quale decorre all’interno della parte terminale della porzione cilindrica 4 dell’iniettore stesso, e da un condotto calibrato 24, che decorre assialmente all’interno dell’iniettore 2 e pone in comunicazione le due camere 20,22.

Entrambe le camere 20,22, e cioè la precamera a monte 20 e la camera di espansione a valle 22 sboccano all’esterno in corrispondenza delle estremità a monte, rispettivamente a valle, dell’iniettore 2 e sono delimitate all’interno da una base troncoconica 26,26’ di raccordo tra la superficie cilindrica della relativa camera ed il condotto calibrato 24.

L’angolo di apertura di ciascuna base troncoconica 26,26’ è compreso tra 115° e 125° ed è preferibilmente pari a circa 120°.

La lunghezza assiale complessiva dell’iniettore 2 è sostanzialmente indipendente dalla potenza del bruciatore, al quale l’iniettore stesso è applicato, è compresa tra 12 e 14 mm, ed è preferibilmente di circa 13 mm.

Le dimensioni interne delle due camere 20,22 nonché il diametro e la lunghezza del condotto calibrato 24 sono invece funzione della potenza del bruciatore ed i valori che ciascuna dimensione può assumere sono indicati nella Tabella 1 che segue, in cui per le quattro tipologie tradizionali di bruciatori a gas per piani di cottura e cioè i bruciatori ausiliario (A), semirapido (S), rapido (R) e multicorona (C2 e C3, a seconda della potenza da 3.5Kw e 4Kw), sono indicati i range di valori (in mm) riguardanti il diametro e la lunghezza assiale di ciascuna camera, nonché il diametro del condotto calibrato di collegamento delle due camere.

Tabella 1

Il funzionamento dell’iniettore secondo l’invenzione, applicato alla tazza 12 di un bruciatore montato su un piano di cottura e collegato ad un’alimentazione di gas, preferibilmente di tipo LPG 50 KPa (cfr. norma SASO 84), costituito da una miscela di propano e butano commerciali e controllato da un tradizionale rubinetto (non rappresentato), è il seguente:

quando il rubinetto viene aperto, il flusso di gas raggiunge la precamera a monte 20, dalla quale poi passa attraverso il condotto calibrato 24 nella camera di espansione a valle 22.

Nel passaggio dalla precamera a monte 20 al condotto calibrato 24 il gas, che aveva una pressione di circa 5kPa subisce una diminuzione di pressione ed un aumento di velocità fino a quando raggiunge la camera di espansione a valle 22, in cui subisce una riduzione di velocità ed un conseguente aumento di pressione prima di uscire dall’iniettore con un flusso, che grazie alla camera di espansione cilindrica 22 si presenta piuttosto compatto e con una sezione poco diversa da quella della camera di espansione stessa e cioè più ristretta della sezione che il flusso di gas avrebbe se uscisse da un iniettore tradizionale privo di camera di espansione.

Data questa minor sezione del flusso di uscita del gas, la quantità di aria primaria trascinata, a parità di portata di gas, è minore di quella che sarebbe trascinata nel caso di un iniettore tradizionale e corrispondentemente maggiore è la quantità di aria secondaria necessaria per la combustione della miscela di gas ed aria primaria.

A sua volta la maggior quantità di aria secondaria utilizzata a parità di portata di gas determina un allungamento della fiamma, con conseguente avvicinamento della zona calda di questa al fondo di una pentola posta su una griglia al di sopra del bruciatore.

In sostanza la presenza della camera di espansione 22 nella zona a valle dell’iniettore 2 ed in parte anche del raccordo conico tra il condotto 24 e la camera di espansione 22 aumenta il rapporto tra aria secondaria ed aria primaria, a beneficio di un allungamento della fiamma e di un avvicinamento della sua zona calda al fondo della pentola, con conseguente aumento dell’indice di efficienza energetica del bruciatore.

L’entità di questo aumento è stata sperimentalmente verificata e quantificata montando l’iniettore secondo l’invenzione con le caratteristiche indicate nella Tabella 1 nelle varie tipologie ed ottenendo in tutti i casi un indice di efficienza energetica sempre superiore a 58%.

I risultati delle prove effettuate utilizzando nelle varie tipologie di bruciatori gli iniettori secondo l’invenzione con le caratteristiche indicate nella Tabella 1 sono indicati nella Tabella 2 ed evidenziano per i vari bruciatori l’indice di efficienza energetica rilevato con misurazioni effettuate secondo le norme SASO.

Tabella 2

Essi confermano l’aumento dell’indice di prestazione energetica di tutti i bruciatori che montano l’iniettore secondo l’invenzione rispetto agli stessi bruciatori che utilizzano iniettori tradizionali e che vengono alimentati nelle stesse condizioni.

Questo aumento in particolare è ottenuto con la semplice sostituzione nei vari tipi di bruciatore di un iniettore tradizionale con il corrispondente iniettore secondo l’invenzione e quindi in una forma assai semplice e rapida anche da parte di personale non specializzato e senza la necessità di effettuare alcuna modifica al bruciatore e/o al piano di cottura sul quale questo deve essere montato e/o alle modalità di montaggio del bruciatore sul piano di cottura.

La presente invenzione è stata illustrata e descritta in alcune sue preferite forme di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall’ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Iniettore destinato ad essere applicato al corpo (12) di un bruciatore a gas caratterizzato dal fatto di essere provvisto al suo interno di una precamera cilindrica a monte (20), di una camera cilindrica di espansione a valle (22) e di un condotto calibrato (24) di collegamento di detta precamera a monte (20) con detta camera di espansione a valle (22), detta precamera a monte (20) e detta precamera di espansione a valle (22) essendo delimitate internamente da una base troncoconica (26,26’) di raccordo con detto condotto calibrato di collegamento (24), l’angolo di apertura di ciascuna di dette basi troncoconiche (26,26’) essendo compreso tra 115° e 125°, preferibilmente pari a circa 120°.
2. 2. Iniettore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di avere lunghezza complessiva compresa tra 12 e 14 mm, preferibilmente di 13 mm.
3. 3. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta precamera a monte (20) ha diametro compreso tra 2.75 mm e 3.05 mm e lunghezza complessiva compresa tra 7.2 mm e 7.8 mm.
4. 4. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta camera di espansione a valle (22) ha diametro compreso tra 2.35 mm e 2.65 mm e lunghezza complessiva compresa tra 3.4 mm e 5.0 mm.
5. 5. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di essere configurato per il suo montaggio su un bruciatore ausiliario e di avere le seguenti dimensioni: - diametro della precamera a monte (20) compreso tra 2.85 mm e 3.05 mm - lunghezza complessiva della precamera a monte (20) compresa tra 7.4 mm e 7.8 mm - diametro della camera di espansione a valle (22) compreso tra 2.55 mm e 2.65 mm - lunghezza complessiva della camera di espansione a valle (22) compresa tra 3.6 mm e 3.9 mm - diametro del condotto calibrato (24) di circa 0.46 mm - lunghezza totale dell’iniettore di circa 13 mm.
6. 6. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzato dal fatto di essere configurato per il suo montaggio su un bruciatore semirapido e di avente le seguenti dimensioni: - diametro della precamera a monte (20) compreso tra 2.85 mm e 2.95 mm - lunghezza complessiva della precamera a monte (20) compresa tra 7.4 mm e 7.8 mm - diametro della camera di espansione a valle (22) compreso tra 2.55 mm e 2.65 mm - lunghezza complessiva della camera di espansione a valle (22) compresa tra 3.6 mm e 3.9 mm - diametro del condotto calibrato (24) di circa 0.58 mm - lunghezza totale dell’iniettore di circa 13 mm.
7. 7. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzato dal fatto di essere configurato per il suo montaggio su un bruciatore rapido ed avente le seguenti dimensioni: - diametro della precamera a monte (20) compreso tra 2.75 mm e 2.95 mm - lunghezza complessiva della precamera a monte (20) compresa tra 7.2 mm e 7.6 mm - diametro della camera di espansione a valle (22) compreso tra 2.55 mm e 2.65 mm - lunghezza complessiva della camera di espansione a valle (22) compresa tra 3.4 mm e 3.7 mm - diametro del condotto calibrato (24) di circa 0.76 mm - lunghezza totale dell’iniettore di circa 13 mm.
8. 8. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzato dal fatto di essere configurato per il suo montaggio su un bruciatore multicorona ed avente le seguenti dimensioni: - diametro della precamera a monte (20) compreso tra 2.85 mm e 3.05 mm - lunghezza complessiva della precamera a monte (20) compresa tra 7.4 mm e 7.8 mm - diametro della camera di espansione a valle (22) compreso tra 2.55 mm e 2.65 mm - lunghezza complessiva della camera di espansione a valle (22) compresa tra 4.7 mm e 5.0 mm - diametro del condotto calibrato (24) 0.85 mm oppure 0.9 mm a seconda della potenza di 3.5Kw o di 4.0Kw del bruciatore - lunghezza totale dell’iniettore di circa 13 mm.
9. 9. Iniettore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di essere predisposto per il montaggio su un bruciatore destinato ad essere alimentato con gas LPG 50 KPa.
10. 10. Bruciatore a gas per un piano di cottura, con una tazza (12) destinata a vincolare detto bruciatore alla lamiera di detto piano di cottura e provvista di ingresso di gas di tipo LPG 50 KPa, con almeno uno spartifiamme (14) posto su detta tazza (12) e con almeno un coperchio (16) posto su detto spartifiamme (14) e delimitante con questo almeno una camera di distribuzione di una miscela di gas e di aria primaria prelevata dal di sopra di detto piano di cottura caratterizzato dal fatto che a detta tazza (12) è applicato almeno un iniettore (2) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 9.
11. 11. Metodo per migliorare l’indice di efficienza energetica di un bruciatore a gas destinato ad essere montato su un piano di cottura e comprendente una tazza (12) di vincolo a detto piano di cottura e di collegamento con l’alimentazione del gas, uno spartifiamme (14) posto su detta tazza (12), un coperchio (16) appoggiato su detto spartifiamme (14) ed un iniettore (2) applicato al fondo di detta tazza (12), caratterizzato dal fatto che si provoca una concentrazione del flusso di gas che esce da detto iniettore (2) e si riduce in questo modo la quantità di aria primaria trascinata da detto flusso di gas.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11 caratterizzato dal fatto che si fa compiere al flusso di gas che esce da un condotto calibrato (24) previsto in detto iniettore (2) un percorso entro una camera cilindrica (22) ricavata in detto iniettore e finalizzata a delimitare lateralmente ed a convogliare il tratto iniziale di detto flusso di gas.