IT202000007099A1 - Fornace per la fusione di materiale vetrificabile - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad una fornace per la fusione di materiale vetrificabile.
Sono note sul mercato fornaci destinate a fondere materiale vetrificabile.
Tali fornaci devono raggiungere temperature comprese tra 1200?C e 1600?C per poter eseguire una corretta e completa fusione del materiale vetrificabile la cui composizione pu? di volta in volta variare.
Per trovare applicazione industriale su larga scala le fornaci devono ovviamente presentare una struttura semplice ed economica ma solida dovendo resistere alle elevatissime temperature raggiunte. Le varie soluzioni presenti sul mercato, pur se funzionali, lamentano per? una scarsa versatilit? di impiego per cui spesso non riescono ad adattarsi flessibilmente ad applicazioni specifiche.
Compito tecnico che si propone la presente invenzione ?, pertanto, quello di realizzare una fornace per la fusione di materiale vetrificabile che consenta di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati della tecnica nota.
Nell?ambito di questo compito tecnico uno scopo dell? invenzione ? quello di realizzare una fornace per la fusione di materiale vetrificabile costruttivamente robusta, semplice ed economica, facile da assemblare, disassemblare e manutenere.
Un altro scopo dell?invenzione ? quello di realizzare una fornace per la fusione di materiale vetrificabile adattabile versatilmente a specifiche applicazioni.
Il compito tecnico, nonch? questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando una fornace per la fusione di materiale vetrificabile, caratterizzata dal fatto di presentare una struttura parietale componibile formata da moduli ciascuno comprendente una coppia di pannelli piani metallici separati da una intercapedine di circolazione di acqua di raffreddamento.
In un modo di realizzazione detta intercapedine presenta dei setti di canalizzazione dell?acqua.
In un modo di realizzazione detti setti di canalizzazione sono formati da strisce metalliche piane fissate ortogonalmente a detti due pannelli.
In un modo di realizzazione detti pannelli di ciascun modulo sono collegati da bulloni che attraversano detta intercapedine.
In un modo di realizzazione detti moduli presentano flange perimetrali di accoppiamento.
In un modo di realizzazione detta struttura parietale comprende almeno un modulo di fondo, dei moduli di delimitazione di una vasca di fusione in cooperazione con detto modulo di fondo, almeno un modulo di sommit? munito di apertura di scarico dei gas prodotti nella vasca di fusione, e moduli di delimitazione di un canale labirintico di convogliamento ascensionale dei detti gas dalla bocca di detta vasca di fusione a detta apertura di scarico.
La fornace ? munita di bruciatori che possono operare dal basso se sono applicati attraverso il modulo di fondo, di lato se sono applicati attraverso i moduli di delimitazione della vasca di fusione, oppure ancora dall?alto se sono applicati attraverso i moduli di delimitazione del canale labirintico.
In un modo di realizzazione detti moduli di delimitazione di detto canale labirintico comprendono almeno un modulo inclinato verso l?alto sormontante la bocca della vasca di fusione.
In un modo di realizzazione detto modulo inclinato aggetta all? interno di detta struttura parietale.
In un modo di realizzazione detto modulo inclinato delimita dal suo lato opposto alla detta vasca di fusione una zona di accumulo di materiale trasportato dai detti gas.
In un modo di realizzazione detto percorso labirintico presenta sezioni di passaggio di area differente per accelerare e rallentare il flusso ascendente di gas.
In un modo di realizzazione il materiale solidificato che si deposita in detta zona di accumulo forma una superficie di scivolamento di altro materiale verso il bagno di fusione.
Il modulo inclinato vantaggiosamente si dispone come barriera che, intercettando il flusso ascendente di gas, favorisce la separazione, dal flusso ascendente di gas, di particelle di materiale solidificato che scivolano lungo detto modulo inclinato per riportarsi nel bagno di fusione.
La fornace cos? concepita presenta numerosi vantaggi.
La fornace, vista la sua struttura modulare componibile, ? estremamente facile da montare e smontare, pulire e manutenere.
La sua forma, le sue dimensioni e le proporzioni tra le varie parti possono essere adattate flessibilmente alle specifiche applicazioni. Il modulo, essendo formato da pannelli metallici piani e strisce metalliche dritte, ? molto semplice da assemblare.
I componenti del modulo, essenzialmente pannelli metallici, strisce metalliche e bulloneria, sono facili da produrre senza complesse lavorazioni meccaniche e/o sono facilmente reperibili in commercio. Dal punto di vista funzionale, il raffreddamento ad acqua preserva ? integrit? strutturale aumentando considerevolmente la vita media della fornace anche grazie alla speciale configurazione e disposizione della canalizzazione dell?acqua che consente un raffreddamento uniforme del modulo.
II camino, vale a dire la parte superiore della fornace presentante l?apertura di scarico dei gas, grazie al canale labirintico di convogliamento ascensionale dei detti gas ? completamente protetto ed esente dal rischio di ostruzione da schizzi di materiale provenienti dalla vasca di fusione.
Il canale labirintico di convogliamento ascensionale assoggetta i gas prodotti nella vasca di fusione ad un moto turbolento che favorisce la precipitazione del materiale trascinato dai gas stessi. Tale materiale non va dunque ad ostruire il camino e pu? essere recuperato nella zona di accumulo per poi essere reintrodotto nella vasca di fusione.
La particolare forma con moduli obliqui del canale labirintico diminuisce la presenza di gocce di materiale fuso solidificato nei fumi. Il percorso labirintico fa in modo che i fumi a contatto con i moduli obliqui superiori creino un attaccamento delle gocce solidificate alle pareti dei moduli obliqui e il conseguente gocciolamento lungo le pareti stesse riportando il materiale nel bagno di fusione. Inoltre i vortici o sistemi di circolazione dell?aria passando attraverso una sezione ristretta del canale labirintico aumentano la velocit? per poi diminuirla drasticamente nella sezione di passaggio successiva di area maggiore e di conseguenza fanno depositare gocce di materiale solidificato creando un accumulo di materiale che pu? essere o rimosso a mano, o lasciato accumulare in modo tale da creare una superficie interna di scivolamento (fatta da materiale accumulato) delle ulteriori particelle, verso il bagno di fusione.
Inoltre deve essere rimarcato che il canale labirintico da una parte scherma il camino dalle radiazioni emesse dal materiale presente nella vasca di fusione proteggendolo da un eccessivo riscaldamento, dall?altra parte riflette queste radiazioni verso l?interno della vasca di fusione.
La radiazione riflessa coopera per la fusione del materiale presente nella vasca di fusione incrementando cos? efficienza termica della fornace.
Il gas di scarico inoltre pu? essere recuperato per migliorare ancor di pi? l?efficienza termica della fornace.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva della fornace per la fusione di materiale vetrificabile secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra schematicamente un esploso di un primo modo di realizzazione della fornace;
la figura 2 mostra una vista dall?alto della fornace di figura 1; la figura 3 mostra una sezione verticale della fornace di figura 1 ; la figura 4 mostra schematicamente un esploso di un secondo modo di realizzazione della fornace;
la figura 5 mostra una vista dall?alto della fornace di figura 4; la figura 6 mostra una sezione verticale della fornace di figura 4; la figura 7 mostra una vista in alzato laterale di un possibile modulo della struttura parietale, in cui un pannello ? mostrato in trasparenza e i bulloni sono omessi per apprezzare la canalizzazione interna del modulo;
la figura 8 mostra una sezione del modulo presa lungo la linea G-G di figura 7;
la figura 9 mostra una sezione del modulo presa lungo la linea D-D di figura 7;
la figura 10 mostra una sezione del modulo presa lungo la linea A-A di figura 7.
Parti equivalenti nella varie forme realizzative verranno indicate con lo stesso riferimento numerico.
Con riferimento alle figure citate, viene mostrata una fornace per la fusione di materiale vetrificabile indicata complessivamente con il numero di riferimento 1.
La fornace 1 presenta una struttura parietale componibile formata da moduli 2i, 2ii, 2iii, 2iv, 2v , 2vi, 2viii, 2ix, 2x, 2xi, 2xii, ciascuno comprendente pannelli 3 a, 3b separati da una intercapedine 4 di circolazione di acqua di raffreddamento.
I pannelli 3 a, 3b sono preferibilmente piani.
I pannelli 3 a, 3b inoltre sono preferibilmente metallici, in particolare in acciaio.
Ciascun modulo comprende pi? precisamente due pannelli paralleli 3a, 3b separati dall? intercapedine 4.
L?intercapedine 4 tra i due pannelli 3 a, 3b presenta dei setti 5a, 5b di canalizzazione dell?acqua.
Ciascun modulo presenta almeno un collettore di ingresso 15 per l?acqua ed almeno un collettore di uscita 16 per l?acqua ed ? configurato per una connessione idraulica in serie o in parallelo con i moduli adiacenti.
I setti 5a, 5b sono formati da strisce metalliche piane, in particolare in acciaio.
I setti 5a, 5b sono fissati ortogonalmente ai pannelli 3a, 3b.
I pannelli 3 a, 3b sono collegati da bulloni 7 che attraversano l?intercapedine 4.
I bulloni 7 conferiscono resistenza al rigonfiamento dei pannelli 3 a, 3b che sono assoggettati alla pressione dell?acqua che circola nel modulo che pu? raggiungere i 10 bar.
In particolare i setti 5a, 5b sono saldati ai pannelli 3 a, 3b posizionati dal lato della vasca di fusione e sono semplicemente serrati dai bulloni 7 ai pannelli 3 a, 3b posizionato dal lato opposto alla vasca di fusione.
I setti 5 a, 5b comprendono setti interni 5a del modulo 2 e setti perimetrali 5b del modulo che chiudono perimetralmente ? intercapedine 4.
I setti interni 5a sono ordinati in un rango di setti paralleli separati da uno spazio di passaggio 21 dai setti perimetrali 5b.
I setti interni 5a separano tratti rettilinei 22 di un canale d?acqua collegati da tratti 23 curvi a 180? del canale d?acqua che includono lo spazio di passaggio 21 e sono delimitati dai setti perimetrali 5b. La canalizzazione d?acqua nel modulo ? dunque formata da un canale d?acqua che si sviluppa a serpentina.
Nei moduli della struttura parietale disposti verticalmente o inclinati, la canalizzazione d?acqua presenta i tratti rettilinei 22 dei canali d?acqua orientati orizzontalmente.
In questo modo si evita l?instaurarsi di sacche di ristagno d?acqua che, se presenti, potrebbero alterare il corretto scambio termico con conseguente rischio di compromissione per la struttura parietale. I moduli della struttura parietale possono avere tra loro forma e dimensione differenti e presentano flange perimetrali per il reciproco accoppiamento.
I pannelli 3 a, 3b del modulo possono presentare la stessa forma ma dimensione differente.
In tal caso i setti perimetrali 5b possono essere applicati lungo il bordo perimetrale del pannello 3b di dimensione minore.
Alcuni setti perimetrali 5b possono presentare altezza maggiore dell? intercapedine 4 e sbordare ortogonalmente da uno dei panelli 3 a, 3b.
Il lembo 8a sbordante dei setti perimetrali 5b pu? cos? fungere da flangia perimetrale di accoppiamento a un modulo adiacente.
Alcuni setti perimetrali 5b possono svilupparsi in posizione arretrata rispetto ad almeno alcuni lati del bordo perimetrale del pannello 3 a di dimensione maggiore.
Il lembo 8b del pannello 3 a di dimensione maggiore compreso tra il suo bordo perimetrale ed un setto perimetrale 5b pu? cos? fungere da flangia perimetrale di accoppiamento a un modulo adiacente.
Le flange 8a, 8b dei moduli adiacenti sono accoppiate mediante bulloni di fissaggio.
La struttura parietale comprende almeno un modulo di fondo 2i munito di aperture 10 di alloggiamento dei bruciatori (non mostrati), dei moduli 2ii, 2iii, 2iv, 2v di delimitazione di una vasca di fusione 11 in cooperazione con il modulo di fondo 2i, almeno un modulo di sommit? 2xii munito di apertura 14 di scarico dei gas prodotti nella vasca di fusione 11, e moduli 2vi, 2vii, 2viii, 2ix, 2x, 2xi di delimitazione di un canale labirintico 17 di convogliamento ascensionale dei gas dalla bocca della vasca di fusione 11 all?apertura di scarico 14.
Bench? nel caso illustrato i bruciatori siano installati dal basso della vasca di fusione, in altre soluzioni i bruciatori possono essere installati da un lato della vasca di fusione o dall?alto della vasca di fusione.
I moduli di delimitazione del canale labirintico 17 comprendono almeno un modulo 2vi inclinato verso l?alto sormontante la bocca della vasca di fusione 1 1.
II modulo inclinato 2 vi aggetta all? interno della struttura parietale e con il suo lato 24 adiacente alla vasca di fusione 11 scherma l?apertura di scarico 14 da schizzi di materiale proveniente dalla vasca di fusione 11 mentre con il suo lato 25 opposto alla vasca di fusione 1 1 delimita una zona 18 di accumulo di materiale trascinato dai gas.
La zona di accumulo 18 pu? essere accessibile attraverso un apposito sportello 19 per lo svuotamento del materiale.
Facciamo ora riferimento alla realizzazione illustrata in figure 1 - 3. In questo caso i moduli di delimitazione del canale labirintico 17 comprendono almeno un secondo modulo 2vii inclinato verso l?alto che aggetta all? interno della struttura parietale e sormonta la bocca della vasca di fusione 11 convergendo verso il primo modulo inclinato 2vi.
Pi? precisamente il primo modulo inclinato 2vi sormonta parzialmente la bocca della vasca di fusione 11 , il secondo modulo inclinato 2vii sormonta parzialmente la bocca della vasca di fusione 11 e si prolunga fino a sormontare anche il primo modulo inclinato 2vi.
Il canale labirintico 17 in questo modo ha almeno una sezione di passaggio completamente schermata dalla bocca della vasca di fusione 11.
La struttura parietale della fornace 1 comprende un modulo di fondo rettangolare 2i, una prima serie di quattro moduli verticali 2ii, 2iii, 2iv, 2v tra loro ortogonali di delimitazione della vasca di fusione 1 1 , una seconda serie di due moduli verticali 2ii, 2v tra loro paralleli e complanari a due moduli 2ii, 2v della prima serie con cui cooperano per la delimitazione della vasca di fusione 1 1 , i due moduli 2vi, 2vii inclinati verso l?alto che delimitano il canale labirintico 17 con una terza serie di quattro moduli 2viii, 2ix, 2x, 2xi verticali tra loro ortogonali, ed un modulo di sommit? 2xii.
In questo caso i quattro moduli verticali 2ii, 2iii, 2iv, 2v della prima serie sono rettangolari, i due moduli verticali 2ii, 2v della seconda serie sono triangolari, i due moduli inclinati 2vi, 2vii sono rettangolari, due moduli verticali paralleli 2x, 2xi della terza serie sono rettangolari ma di altezza differente e gli altri due moduli verticali paralleli 2viii, 2ix della terza serie sono trapezoidali, e il modulo di sommit? 2xii ? rettangolare.
Due teme di moduli complanari sono formate ciascuna da un modulo rettangolare della prima serie, un modulo triangolare della seconda serie e un modulo trapezoidale della terza serie.
I moduli sono giuntati tra loro tutti perimetralmente ad eccezione dei due moduli inclinati 2vi, 2vii che sono giuntati lungo una loro sezione intermedia ad un lato di un modulo 2xi, 2x sovrastante. Facciamo ora riferimento alla realizzazione illustrata in figure 4 - 6. In questo caso i moduli di delimitazione del canale labirintico 17 comprendono almeno un secondo modulo 2vii inclinato verso l?alto sfalsato dalla bocca della vasca di fusione 1 1.
II primo modulo inclinato 2vi sormonta per intero la bocca della vasca di fusione 1 1 e si prolunga verso il secondo modulo inclinato 2vii.
Il canale labirintico 17 in questo modo ha almeno una sezione di passaggio completamente schermata dalla bocca della vasca di fusione 11.
La struttura parietale della fornace 1 comprende un modulo di fondo rettangolare 2i, una prima serie di quattro moduli verticali 2ii, 2iii, 2iv, 2v tra loro ortogonali di delimitazione della vasca di fusione 1 1 , i due moduli 2vi, 2 vii inclinati verso l?alto che delimitano il canale labirintico 17 con una seconda serie di quattro moduli 2viii, 2ix, 2x, 2xi verticali tra loro ortogonali, ed un modulo di sommit? 2xii. In questo caso due moduli verticali paralleli 2iii, 2iv della prima serie sono rettangolari e gli altri due moduli verticali paralleli 2ii, 2v della prima serie sono pentagonali, i due moduli inclinati 2vi, 2vii sono rettangolari, due moduli verticali paralleli 2x, 2xi della seconda serie sono rettangolari e gli altri due moduli verticali paralleli 2viii, 2ix della seconda serie sono pentagonali, e il modulo di sommit? 2xii ? rettangolare.
I moduli pentagonali della prima e seconda serie a coppie sono complanari e sono uniti lungo un loro lato.
II primo modulo inclinato 2vi che sormonta interamente la vasca di fusione 1 1 ? unito lungo tre dei suoi quattro lati a lati omologhi di due moduli pentagonali 2ii, 2v e di un modulo rettangolare 2iv della prima serie.
Il secondo modulo inclinato 2vii ? unito lungo un suo lato ad un lato omologo di un modulo rettangolare 2iii della prima serie e lungo gli altri tre suoi lati a lati omologhi di due moduli pentagonali 2ii, 2v e di un modulo rettangolare 2iii della seconda serie.
I moduli sono giuntati tra loro tutti perimetralmente ad eccezione del primo modulo inclinato 2vi che ? giuntato lungo una sua sezione intermedia ad un lato di un modulo 2xi sovrastante.
La fornace per la fusione di materiale vetrificabile cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell?ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali utilizzati, nonch? le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Fornace (1) per la fusione di materiale vetrificabile, caratterizzata dal fatto di presentare una struttura parietale componibile formata da moduli ciascuno comprendente due pannelli piani metallici (3 a, 3b) separati da una intercapedine (4) di circolazione di acqua di raffreddamento.
  2. 2. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta intercapedine (4) presenta dei setti (5a, 5b) di canalizzazione dell?acqua.
  3. 3. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detti setti di canalizzazione (5a, 5b) sono formati da strisce metalliche piane fissate ortogonalmente a detti due pannelli (3 a, 3b).
  4. 4. Fornace (1) secondo una qualunque rivendicazione 2 e 3, caratterizzata dal fatto che detti setti (5a, 5b) comprendono setti interni (5a) del modulo e setti perimetrali (5b) del modulo che chiudono perimetralmente detta intercapedine (4), detti setti interni (5a) essendo ordinati in un rango di setti paralleli separati da uno spazio di passaggio (21) da detti setti perimetrali (5b) cos? da definire un canale d?acqua che si sviluppa a serpentina.
  5. 5. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto canale d?acqua presenta tratti rettilinei orizzontali collegati da tratti curvi a 180?.
  6. 6. Fornace (1) secondo una qualunque rivendicazione da 2 a 5, caraterizzata dal fato che i pannelli (3 a, 3b) di ciascun modulo sono collegati da bulloni che attraversano deta intercapedine (4).
  7. 7. Fornace (1) secondo una qualunque rivendicazione da 2 a 6, caraterizzata dal fatto che deti moduli presentano flange perimetrali di accoppiamento (8a, 8b).
  8. 8. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caraterizzata dal fatto che deti moduli presentano bulloni di reciproco fissaggio in corrispondenza di dette flange perimetrali (8a, 8b).
  9. 9. Fornace (1) secondo una qualunque rivendicazione precedente, caraterizzata dal fatto che deta struttura parietale comprende almeno un modulo di fondo (2i), dei moduli (2ii, 2iii, 2iv, 2v) di delimitazione di una vasca di fusione (1 1) in cooperazione con deto modulo di fondo (2i), almeno un modulo (2xii) di sommit? munito di apertura di scarico (14) dei gas prodotti nella vasca di fusione (11), e moduli (2vi, 2vii, 2viii, 2ix, 2x, 2xi) di delimitazione di un canale labirintico (17) di convogliamento ascensionale dei deti gas dalla bocca di detta vasca di fusione (11) a deta apertura di scarico (14).
  10. 10. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caraterizzata dal fatto che deti moduli di delimitazione di deto canale labirintico (17) comprendono almeno un modulo (2vi) inclinato verso l?alto sormontante la bocca della vasca di fusione (11).
  11. 11. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caraterizzata dal fatto che deto modulo inclinato (2vi) aggeta all? interno di deta struttura parietale.
  12. 12. Fornace (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto modulo inclinato (2vi) delimita dal suo lato opposto alla detta vasca di fusione una zona (18) di accumulo di materiale trasportato dai detti gas.
  13. 13. Fornace (1) secondo una qualunque rivendicazione da 9 a 12, caratterizzata dal fatto che detto percorso labirintico presenta sezioni di passaggio di area differente per accelerare e rallentare il flusso ascendente di gas.
  14. 14. Fornace (1) secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il materiale solidificato che si deposita in detta zona di accumulo (18) forma una superf?cie di scivolamento di altro materiale verso il bagno di fusione.
  15. 15. Fornace (1) secondo una qualunque rivendicazione da 10 a 14, caratterizzata dal fatto che detto modulo inclinato (2vi) ? disposto come barriera che, intercettando il flusso ascendente di gas, favorisce la separazione, dal flusso ascendente di gas, di particelle di materiale solidificato che scivolano lungo detto modulo inclinato (2vi) per riportarsi nel bagno di fusione.
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