IT202100011888A1 - Membrana di combustione per un bruciatore a gas - Google Patents

Description

"Membrana di combustione per un bruciatore a gas?

DESCRIZIONE

[0001] La presente invenzione riguarda una membrana di combustione per un bruciatore a gas, in particolare per un bruciatore completamente o parzialmente premiscelato, ad esempio per caldaie, scalda piscine, generatori di aria calda o forni per processi industriali.

[0002] I sistemi di combustione a gas comprendono:

- un bruciatore, collegabile ad una camera di combustione di caldaia o di un?altra applicazione, per la produzione di calore mediante combustione di gas combustibile e aria comburente all?interno della camera di combustione,

- un sistema di alimentazione per l?alimentazione del gas combustibile e dell?aria comburente, oppure di una miscela premiscelata di gas ed aria, al bruciatore,

- un sistema di accensione, ad esempio un elettrodo di accensione, per l?innesco della combustione,

- un sensore di presenza fiamma atto a fornire un segnale fiamma correlabile con le condizioni di combustione, ad esempio l?eccesso d?aria,

- un?unit? di controllo elettronica, collegata con il sistema di alimentazione, con il sistema di accensione e con il sensore di presenza fiamma, e adatta a controllare il sistema di accensione ed il sistema di alimentazione in dipendenza di un comando o programma di funzionamento e in dipendenza dei segnali di fiamma.

[0003] Il sistema di alimentazione comprende solitamente un ventilatore, azionato da un motore elettrico, per l?aspirazione ed il convogliamento di un flusso di aria comburente, nonch? un?elettrovalvola per il controllo di un flusso di gas combustibile.

[0004] E? noto condurre i flussi di gas ed aria separatamente nella zona di combustione del bruciatore oppure premiscelare i flussi di gas ed aria a monte del bruciatore ed alimentare un unico flusso di gas ed aria premiscalati al bruciatore.

[0005] I sistemi di accensione noti comprendono ad esempio un elettrodo di accensione alimentabile elettricamente per generare una scintilla di accensione della combustione.

[0006] I bruciatori della tecnica nota comprendono una membrana di combustione avente: - una superficie interna in comunicazione di flusso con il sistema di alimentazione,

- uno strato diffusore che forma una superficie esterna (o superficie di combustione) della membrana, rivolta nella camera di combustione,

[0007] in cui la miscela di gas ed aria viene convogliata attraverso la membrana di combustione al cui lato esterno avviene la combustione, sotto forma di schema di fiamma sulla superficie di combustione.

[0008] Lo strato diffusore ? tipicamente costituito da una lamiera metallica (acciaio ad elevata resistenza termica) perforata con o senza uno strato esterno aggiuntivo di tessuto o maglia metallica o di ceramica porosa.

[0009] Per un utilizzo desiderabile e soddisfacente del bruciatore e del sistema di combustione ? da un lato desiderabile poter variare in modo controllato la potenza di riscaldamento del bruciatore e la portata di gas combustibile o di miscela di gas combustibile e di aria comburente attraverso la membrana di combustione e, dall?altro lato, assicurare un funzionamento sicuro e controllabile del bruciatore, in particolare una combustione controllabile e sicura senza il rischio di esplosione o di flash back anche quando vengono utilizzati gas combustibili ad elevata velocit? di combustione.

[0010] Motivata da esigenze di efficienza energetica, di stoccaggio sostenibile di energia, da un crescente fabbisogno di energia termica e dall?esigenza di una combustione pulita che non generi sostanze inquinanti, esiste una crescente volont? di sostituire i gas idrocarburi mediante idrogeno (H2) in molteplici applicazioni di combustione, tra cui anche nei bruciatori con membrana di combustione.

[0011] Tuttavia, a parit? di altre condizioni, l?idrogeno presenta una velocit? di combustione estremamente pi? elevata degli altri gas combustibili comunemente utilizzati. Con le membrane di combustione della tecnica nota, la velocit? di combustione cos? elevata accelera notevolmente l?avanzamento della fiamma nella direzione opposta al flusso del gas attraverso la membrana di combustione, risultando in un flash back della fiamma nell?interno del bruciatore e nell?impossibilit? di modulare la potenza termica del bruciatore a valori bassi con velocit? di flusso del gas relativamente bassi.

[0012] E? quindi sentita l?esigenza di modificare e migliorare i bruciatori della tecnica nota in modo tale da renderli utilizzabili con l?idrogeno e, al contempo, permettere una modulazione di potenza del bruciatore mediante regolazione della portata del flusso di gas idrogeno (anche a velocit? di flusso basse), e ovviare al rischio di flash back.

[0013] L?impiego di lamiera metallica perforata come strato diffusore richiede un processo di perforazione della lamiera a basso costo e con una velocit? adatta ad una produzione industriale di massa. Ci? ? attualmente possibile solo mediante un processo di perforatura mediante punzonatura meccanica a pressa o a stampo (tranciatura, punzonatura dei fori) che presenta tuttavia limiti dimensionali intrinseci, ovvero mediante la punzonatura meccanica ? possibile realizzare i singoli fori con un rapporto diametro del foro/spessore della lamiera ? 1. In altre parole, la perforatura meccanica non ? adatta alla realizzazione di perforazioni in cui il diametro del singolo foro ? significativamente inferiore allo spessore della lamiera metallica.

[0014] Dall?altro canto, secondo la teoria di flash back della combustione in corrispondenza di un foro o canale di passaggio, la cosiddetta ?light back theory?, il fenomeno di flash back ? correlato con il gradiente di velocit? del flusso al contorno (?flow boundary velocity gradient?) e:

[0015] - con un rapporto diametro/lunghezza del foro = 1 il profilo di velocit? di flusso del gas all?uscita del foro non ? completamente parabolico, risultante in un profilo di velocit? di combustione appiattito e suscettibile di flash back assiale attraverso il foro,

[0016] ? con un rapporto diametro/lunghezza del foro << 1 il profilo di velocit? di flusso del gas all?uscita del foro ? completamente parabolico, l?insorgenza del flashback viene sfavorita.

[0017] Di conseguenza, a seconda della velocit? di combustione del gas utilizzato, il fenomeno di flash back pu? essere controllato o escluso solo mediante un?elevata velocit? di flusso attraverso il foro e/o aumentando la lunghezza del foro rispetto al suo diametro.

[0018] Nell?utilizzo di idrogeno come gas combustibile, per evitare il flash back sarebbe necessario un rapporto diametro del foro / spessore di lamiera << 1.

[0019] Allo stato della tecnica attuale, l?esigenza di una produzione di massa a prezzi bassi delle lamiere perforate per membrane di combustione, con le relative limitazioni dimensionali dei fori, e l?esigenza di un rapporto diametro del foro / spessore di lamiera << 1 per evitare il flash back nell?utilizzo di idrogeno come gas combustibile, non sono conciliabili.

[0020] Lo scopo della presente invenzione ? pertanto quello di proporre una nuova membrana di combustione comprendente lamiera metallica perforata e un nuovo bruciatore, aventi caratteristiche tali da conseguire uno o pi? di:

[0021] - permettere l?uso di idrogeno come gas combustibile,

[0022] - ridurre il rischio di flash back anche in presenza di gas con velocit? di combustione elevate,

[0023] - ridurre il rischio di flash back anche in presenza di velocit? di flusso del gas combustibile relativamente basse,

[0024] ? permettere la fabbricazione della membrana con una perforazione con rapporto diametro/lunghezza del foro a costi contenuti.

[0025] Almeno una parte degli obiettivi dell?invenzione viene conseguita mediante una membrana di combustione per un bruciatore a gas, idoneo alla combustione di gas aventi un?elevata velocit? di combustione, ad esempio gas idrogeno, e operato con o senza premiscelazione del gas di combustione, secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti riguardano forme di realizzazione vantaggiose e preferite.

[0026] In accordo con un aspetto dell?invenzione, una membrana di combustione per un bruciatore a gas forma un lato interno al quale viene convogliato un gas combustibile ed un lato esterno sul quale avviene la combustione del gas combustibile dopo il suo attraversamento della membrana di combustione, in cui la membrana di combustione comprende uno strato in lamiera metallica perforata, in cui i fori della perforazione di una singola lamiera presentano un rapporto tra un diametro equivalente D del foro e la lunghezza del foro S corrispondente allo spessore S della lamiera singola D/S maggiore o uguale a 1 (D/S ? 1), caratterizzata dal fatto che lo strato in lamiera metallica perforata comprende una pluralit? di dette lamiere metalliche singole sovrapposte in una pila di lamiere e con detti fori sovrapposti e allineati a formare canali per il passaggio del gas attraverso la pila di lamiere, in cui detti canali presentano un rapporto D1/S1 tra un diametro equivalente D1 del canale e la lunghezza S1 del canale corrispondente allo spessore S1 della pila di lamiere minore di 0,7 (D1/S1 < 0,7).

[0027] Come generalmente noto, il diametro equivalente viene definito come il diametro che avrebbe una sezione circolare con lo stesso rapporto tra perimetro P e area di sezione A, vale a dire D = 4 A / P per il foro della lamiera singola e D1 = 4 A1 / P1 per il canale della pila di lamiere.

[0028] Nel caso fluidodinamico qui applicabile, il perimetro efficace ? quello lambito dal fluido. Per un condotto di sezione circolare il diametro equivalente corrisponde per definizione al diametro geometrico.

[0029] Grazie alla configurazione dello strato di lamiera perforata come pila di una pluralit? di singoli strati di lamiera, ? possibile realizzare la perforazione con un processo economico di perforatura meccanica a stampo sulla lamiera singola, e regolare il rapporto D1/S1 tra il diametro equivalente D1 e la lunghezza S1 del canale necessario per impedire il flash back mediante la scelta dello spessore e del numero di lamiere singole da sovrapporre nella pila di lamiere.

[0030] La struttura di membrana permette inoltre una semplificazione dei processi produttivi e di gestione e stoccaggio delle lamiere da perforare o perforate, in quanto con un solo tipo di lamiera di partenza avente un solo spessore (preferibilmente sottile) ? possibile realizzare differenti membrane di combustione con differenti spessori dello strato di lamiera perforata e con differenti rapporti diametro/lunghezza dei canali della perforazione, anche per applicazioni di combustione con gas o miscele di gas aventi velocit? di combustione non elevatissime.

[0031] Lo scopo dell?invenzione viene inoltre conseguito mediante un bruciatore a gas, ad esempio un bruciatore a gas parzialmente o completamente premiscelato, avente la suddetta membrana di combustione.

[0032] Per meglio comprendere l'invenzione ed apprezzarne i vantaggi, verr? di seguito fornita una descrizione di alcune forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

- la figura 1 ? una vista schematica di un sistema di combustione a gas, ad esempio per una caldaia, con un bruciatore dotata di una membrana di combustione secondo una forma di realizzazione dell?invenzione,

- le figure 2 e 3 sono viste in prospettiva e in sezione di un bruciatore esemplificativo, dotato di una membrana di combustione secondo una forma di realizzazione,

- le figure 4, 5 e 6 sono viste in prospettiva esplosa e laterale di un bruciatore esemplificativo, dotato di una membrana di combustione secondo un?ulteriore forma di realizzazione,

- la figura 7 ? una vista in sezione della membrana di combustione secondo una forma di realizzazione,

- la figura 8 ? una vista ingrandita di un particolare in figura 7,

- la figura 9 ? una vista in prospettiva di una membrana di combustione in una fase di fabbricazione, secondo una forma di realizzazione,

- la figura 10 mostra un particolare della membrana di combustione in figura 8.

[0033] Descrizione dettagliata del sistema di combustione 1

[0034] Con riferimento alla figura 1, un sistema 1 di combustione a gas, ad esempio per caldaia, comprende:

[0035] un bruciatore 2 per la produzione di calore mediante combustione di gas combustibile e aria comburente,

[0036] un sistema di alimentazione 3 per l?alimentazione del gas combustibile e dell?aria comburente al bruciatore 2, detto sistema di alimentazione 3 comprendente un dispositivo di controllo gas 4 per il controllo di un flusso del gas combustibile (ad es. una valvola di gas elettricamente comandabile o mezzi di convogliamento gas o mezzi di aspirazione gas) ed un dispositivo di controllo aria 5 (ad esempio mezzi di convogliamento aria o mezzi di aspirazione aria, un ventilatore elettrico, un ventilatore radiale, una valvola d?aria o saracinesca d?aria) per il controllo di un flusso dell?aria comburente,

[0037] un dispositivo elettrico di accensione 6 per l?accensione della combustione, ad esempio un elettrodo di accensione adatto a generare una scintilla,

[0038] opzionalmente, un sensore di fiamma 7 disposto in corrispondenza di un?area di combustione 8 del bruciatore 2 e adatto a fornire un segnale fiamma variabile in funzione di una condizione di combustione del bruciatore 2,

[0039] un?unit? di controllo elettronica 9 collegata con il sistema di alimentazione 3, con il dispositivo di accensione 6 e, opzionalmente con il sensore di fiamma 7, l?unit? di controllo elettronica 9 avente un modulo di controllo combustione 10 adatto a controllare il dispositivo di accensione 6 ed il sistema di alimentazione 3 in dipendenza di un programma di funzionamento e di comandi utente e, opzionalmente, in dipendenza del segnale di fiamma.

[0040] Descrizione dettagliata del bruciatore 2

[0041] In accordo con una forma di realizzazione (figure 2, 3), il bruciatore 2 a gas comprende:

[0042] - una parete di supporto 11 formante uno o pi? passaggi di ingresso 12 per l?immissione (della miscela 13) di gas combustibile e aria comburente all?interno del bruciatore 2,

[0043] - una membrana di combustione 14 tubolare o cilindrica, e coassiale rispetto ad un asse longitudinale 15 del bruciatore 2 ed avente una prima estremit? collegata alla parete di supporto 11 in comunicazione di flusso con il passaggio di ingresso 12, una seconda estremit? chiusa mediante una parete di chiusura 16, ed una perforazione per il passaggio del gas o della miscela 13 di gas ed aria dall?interno del bruciatore 2 ad un lato esterno 17 della membrana di combustione 14 dove avviene la combustione (area di combustione 8).

[0044] Nel bruciatore 2 in figura 3 ? mostrato inoltre un accessorio tubolare di silenziamento (senza numero di riferimento), che ? opzionale.

[0045] In accordo con un?ulteriore forma di realizzazione (figure 4, 5, 6), il bruciatore 2 a gas comprende:

[0046] ? un telaio o alloggiamento di supporto 18 formante ad esempio una parete laterale a forma di cornice 19 ed una parete di fondo 20, una delle quali forma uno o pi? passaggi di ingresso 12 per l?immissione di gas combustibile o della miscela gas - aria 13 all?interno del bruciatore 2,

[0047] - una membrana di combustione 14? sostanzialmente piatta, ad esempio planare o curva o bombata, ed avente un bordo periferico 21 collegato all?alloggiamento/telaio di supporto 18, in particolare alla parete laterale 19, in comunicazione di flusso con il passaggio di ingresso 12, nonch? una perforazione per il passaggio della miscela 13 di gas ed aria dall?interno del bruciatore 2 ad un lato esterno 17 della membrana di combustione 14? dove avviene la combustione (area di combustione 8).

[0048] In analogia con soluzioni anteriori con membrane di combustione tradizionali, secondo una forma di realizzazione, nel bruciatore 2, a monte della membrana di combustione 14, 14? (con riferimento alla direzione di flusso del gas combustibile 13) e distanziata da essa pu? essere posizionata una parete distributore perforata 21 allo scopo di distribuire il gas combustibile 13 in modo desiderato verso la membrana di combustione 14, 14? (Figura 4).

[0049] Descrizione dettagliata della membrana di combustione 14, 14?

[0050] La membrana di combustione 14, 14? forma un lato interno 22 al quale viene convogliato un gas combustibile ed un lato esterno 17 sul quale avviene la combustione del gas combustibile dopo il suo attraversamento della membrana di combustione 14, 14?.

[0051] La membrana di combustione 14, 14? comprende uno strato 23 in lamiera metallica perforata, in cui i fori 24 della perforazione di una singola lamiera 25 presentano un rapporto D/S tra un diametro equivalente D del foro 24 e la lunghezza S del foro 24 corrispondente ad uno spessore S della lamiera singola 25, maggiore o uguale a 1 (D/S ? 1).

[0052] Lo strato 23 in lamiera metallica perforata comprende una pluralit? di dette lamiere metalliche singole 25 sovrapposte in una pila di lamiere e con detti fori 24 sovrapposti e allineati a formare canali 26 per il passaggio del gas 13 attraverso la pila di lamiere, in cui detti canali 26 presentano un rapporto D1/S1 tra un diametro equivalente D1 del canale 26 e la lunghezza S1 del canale 26 corrispondente allo spessore S1 della pila di lamiere, minore di 0,7 (D1/S1 < 0,7).

[0053] Vantaggiosamente, i fori 24 sovrapposti e allineati a formare detto canale 26 presentano tutti una forma perimetrale sostanzialmente identica e il diametro equivalente D dei fori 24 ? uguale al diametro equivalente D1 del canale 26.

[0054] Secondo una forma di realizzazione, tutte le lamiere metalliche singole 25 dello strato 23 presentano lo stesso spessore S.

[0055] Ci? permette di razionalizzare la fabbricazione e lo stoccaggio di lamiere di partenza e semilavorate.

[0056] Secondo una forma di realizzazione alternativa, le lamiere metalliche singole 25 dello strato 23 presentano spessori S differenti, preferibilmente esattamente due spessori S differenti.

[0057] Ci? permette di aumentare il numero e la ?risoluzione? di spessori totali dello strato 23 ottenibili, e quindi la ?risoluzione di impostazione? del rapporto diametro/lunghezza dei canali 26, mantenendo comunque basso il numero di tipologie di lamiera e semilavorati da gestire durante la fabbricazione.

[0058] Secondo una forma di realizzazione, le superfici di intradosso 27 dei fori 24 delle singole lamiere 25 sovrapposte, appartenenti ad un medesimo canale 26, sono disposte a filo tra loro, in modo tale da conferire al canale 26 una forma sostanzialmente priva di gradini.

[0059] Secondo una forma di realizzazione alternativa, le superfici di intradosso 27 dei fori 24 delle singole lamiere 25 sovrapposte, appartenenti ad un medesimo canale 26, sono offset in direzione trasversale alla lunghezza del canale 26 in un intervallo di offset compreso da zero a 1/5 del diametro equivalente D1 del canale 26, preferibilmente da zero a 1/10 del diametro equivalente D1 del canale 26.

[0060] Ci? concilia le esigenze di una fabbricazione industriale con tolleranze accettabili e di una piegatura tridimensionale delle lamiere 25 perforate e/o dell?intero strato 23 di lamiere perforate dopo il processo di perforazione, con l?esigenza di una forma del canale 26 sufficientemente uniforme da soddisfare i criteri di progettazione fluidodinamica e termodinamica del bruciatore 1.

[0061] In accordo con forme di realizzazione, i fori 24 e i canali 26 hanno preferibilmente una forma (vista in direzione del flusso del gas) circolare o ad asola, preferibilmente concava, vale a dire senza inversione di segno di curvatura e senza protuberanze verso l?interno del foro 24 o del canale 26.

[0062] Vantaggiosamente lo strato di lamiera perforata 23 pu? comprendere da 2 a 10 lamiere perforate singole 25 sovrapposte.

[0063] Lo spessore S delle lamiere perforate singole 25 pu? essere nell?intervallo da 0,3 mm a 2 mm, preferibilmente nell?intervallo da 0,5 mm a 2 mm, ancora pi? preferibilmente nell?intervallo da 0,5, mm a 1 mm, preferibilmente di 0,6mm.

[0064] Secondo una forma di realizzazione, il rapporto D/S tra il diametro equivalente D e la lunghezza S del foro 24 ? nell?intervallo da 1 a 2 (1 ? D/S ? 2), mentre rapporto D1/S1 tra il diametro equivalente D1 e la lunghezza S1 del canale 26 ? inferiore a 0,6, preferibilmente nell?intervallo da 0,6 a 0,01 ancora pi? preferibilmente nell?intervallo da 0,45 a 0,05.

[0065] In accordo con una forma di realizzazione le lamiere perforate 25 vengono fabbricate tramite perforazione meccanica, ad esempio punzonatura, di lamiere non ancora definitivamente fissate tra loro, preferibilmente tramite perforazione meccanica di lamiere singole.

[0066] Dopo la perforazione delle lamiere singole 25, le lamiere singole 25 vengono:

[0067] ? piegate individualmente e successivamente impilate e collegate tra loro a formare lo strato di lamiera perforata 23 o, alternativamente,

[0068] - impilate e collegate tra loro, e successivamente piegate insieme a formare lo strato di lamiera perforata 23.

[0069] La piegatura delle lamiere perforate 25 viene effettuata ad esempio mediante calandratura o deformazione tramite pressa.

[0070] Il collegamento tra loro delle lamiere perforate 25 dello strato di lamiera perforata 23 avviene vantaggiosamente tramite saldatura, ad esempio tramite punti di saldatura 28 provvisori prima della piegatura e/o tramite cordoni di saldatura 29 definitivi e/o punti di saldatura 28 definitivi.

[0071] Vantaggiosamente, il collegamento tra loro delle lamiere perforate 25 dello strato di lamiera perforata 23 comprende una o pi? saldature disposte in corrispondenza o in vicinanza o estese lungo bordi inizialmente liberi delle lamiere perforate 25.

[0072] Secondo una forma di realizzazione, la membrana di combustione 14 presenta una forma tubolare, ad esempio cilindrica o tronco-conica, e lo strato di lamiera perforata 23 viene realizzato mediante piegatura e saldatura di singole lamiere perforate 25 a formare una pluralit? di strati di lamiera perforata tubolari singoli e distanziati, e successivo inserimento reciproco (telescopico) di detti strati di lamiera perforata tubolari singoli a formare lo strato di lamiera perforata 23 tubolare.

[0073] Alternativamente, la membrana di combustione 14 presenta una forma tubolare, ad esempio cilindrica o tronco-conica, e lo strato di lamiera perforata 23 viene realizzato mediante piegatura e/o calandratura a ?C? e sovrapposizione di singole lamiere perforate 25, possibilmente tra loro collegate tramite una o pi? saldature provvisorie, a formare lo strato di lamiera perforata 23 a forma di canale aperto con due bordi longitudinali opposti 30 liberi (figure 9, 10), e mediante successivo accostamento e unione mediante saldatura dei due bordi longitudinali opposti 30 a formare lo strato di lamiera perforata 23 tubolare.

[0074] Secondo una forma di realizzazione, per un corretto allineamento dei fori 24 delle lamiere singole 25 nella posizione dei corrispondenti canali 26 dello strato di lamiera perforata 23, durante il fissaggio delle lamiere perforate singole 25 tra loro e/o durante la piegatura dell?intera pila di lamiere singole 25 sovrapposte, bordi esterni di riferimento delle lamiere singole perforate 25 vengono posizionati e/o sfasati mediante una maschera/cornice di posizionamento (non illustrata) e/o tramite una o pi? tacche di riferimento 31 (figura 10) formate ai bordi esterni di riferimento.

[0075] In accordo con una forma di realizzazione, la o le lamiere perforate singole 25 disposte sul lato interno 22 della membrana di combustione 14 possono essere in un metallo differente, ad es. meno termo-resistente e meno costoso (in quanto meno esposto alle temperature elevate della combustione), di un metallo della/le lamiere perforate singole 25 disposte o esposte sul lato esterno 17 della membrana di combustione 14.

[0076] In accordo con una forma di realizzazione simile a quella delle figure 7, 8, lo strato di lamiera perforata 23 di un bruciatore ad esempio cilindrico o piatto planare o piatto bombato, comprende 4 strati singoli di lamiera perforata 25, ciascuno dello spessore S di 0,6 mm (spessore totale S1 = 2,4 mm), con fori 24 dal diametro D di 0,8 mm. Il diametro massimo esterno dello strato di lamiera perforata 23 in configurazione cilindrica ? ad es. di 70 mm.

[0077] Vantaggiosamente, se lo strato di lamiera perforata 23 presenta una forma tubolare o cilindrica, i suoi bordi longitudinali 30 (figura 10) sono tra loro collegati mediante un cordone di saldatura passante attraverso tutti gli strati di lamiera singola ed avente sezione trasversale a trapezio, preferibilmente con fianchi laterali 32 a gradini.

[0078] Secondo una forma di realizzazione, la membrana di combustione 1 pu? comprendere inoltre uno strato permeabile esterno 33, illustrato in modo soltanto parziale nelle figure 7, 8, privo di lamiera metallica e che copre almeno una regione di perforazione dello strato di lamiera perforata 23 sul lato esterno 17 della membrana di combustione 14, 14?

[0079] Lo strato permeabile esterno 33 pu? comprendere uno o pi? di:

[0080] tessuto di fibre metalliche o

[0081] maglia di fibre metalliche o

[0082] pannello di fibre metalliche sinterizzate o

[0083] pannello di fibre ceramiche sinterizzate o

[0084] materiale poroso composito di ceramica e carburo di silicio, o

[0085] materiale solido e termo-resistente spugnoso a cella aperta.

[0086] Nell?ambito della presente descrizione con tessuto si intende una struttura tessile con un intreccio di fili o fibre, fabbricata ad esempio a maglia (maglia) o su telaio intrecciando fili d?ordito con fili di trama (tessuto) secondo un ordine e criterio determinato. Pi? specificamente si intende una struttura tessile con estensione sostanzialmente bidimensionale (piana o curva) nello spazio e con uno spessore molto ridotto rispetto all?estensione bidimensionale.

[0087] Il termine ?gas combustibile 13? denota:

[0088] - gas combustibili destinati ad una combustione insieme ad aria primaria comburente, convogliata alla regione di combustione 8 attraverso il bruciatore 2 ma non necessariamente insieme al gas combustibile, o

[0089] - gas combustibili destinati ad una combustione insieme ad aria primaria comburente, convogliata alla regione di combustione 8 dall?esterno del bruciatore 2, o

[0090] ? una premiscela completa o parziale di gas combustibile ed aria comburente alimentata nel bruciatore 2.

Claims (18)

RIVENDICAZIONI

1. Membrana di combustione (14, 14?) per un bruciatore a gas (2), formante un lato interno (22) al quale viene convogliato un gas combustibile (13) ed un lato esterno (17) sul quale avviene la combustione del gas combustibile (13) dopo il suo attraversamento della membrana di combustione (14, 14?),

detta membrana di combustione (14, 14?) comprendente uno strato in lamiera metallica perforata (23), in cui fori (24) di perforazione di una singola lamiera metallica perforata (25) dello strato di lamiera perforata (23) presentano un rapporto (D/S) tra un diametro equivalente (D) del foro (24) e lo spessore (S) della lamiera singola (25), maggiore o uguale a 1 (D/S ? 1), in cui lo strato in lamiera metallica perforata (23) comprende una pluralit? di dette lamiere metalliche perforate singole (25) sovrapposte in una pila di lamiere e con detti fori (24) sovrapposti e allineati a formare canali (26) per il passaggio del gas combustibile (13) attraverso la pila di lamiere, in cui detti canali (26) presentano un rapporto (D1/S1) tra un diametro equivalente (D1) del canale (26) e lo spessore (S1) della pila di lamiere, minore di 0,7 (D1/S1 < 0,7).

2. Membrana di combustione (14, 14?) secondo la rivendicazione 1, in cui i fori (24) sovrapposti e allineati a formare un medesimo canale (26) presentano tutti una forma perimetrale sostanzialmente identica e il diametro equivalente (D) dei fori (24) ? uguale al diametro equivalente (D1) del canale (26).

3. Membrana di combustione (14, 14?) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui tutte le lamiere metalliche perforate singole (25) dello strato di lamiera perforata (23) presentano lo stesso spessore (S).

4. Membrana di combustione (14, 14?) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le lamiere metalliche perforate singole (25) dello strato di lamiera metallica (23) presentano spessori (S) differenti oppure presentano esattamente due spessori (S) differenti.

5. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le superfici di intradosso (27) dei fori (24) delle singole lamiere metalliche perforate (25) sovrapposte, appartenenti ad un medesimo canale (26), sono disposte a filo tra loro, in modo tale da conferire al canale (26) una forma sostanzialmente priva di gradini.

6. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui le superfici di intradosso (27) dei fori (24) delle singole lamiere metalliche perforate (25) sovrapposte, appartenenti ad un medesimo canale (26), sono offset in direzione trasversale alla lunghezza del canale (26) in un intervallo di offset compreso da zero a 1/5 del diametro equivalente (D1) del canale (26), preferibilmente da zero a 1/10 del diametro equivalente (D1) del canale (26).

7. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i fori (24) e i canali (26) hanno una forma circolare o ad asola, concava, senza inversione di segno di curvatura e senza protuberanze verso l?interno del foro (24) o del canale (26).

8. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo strato di lamiera perforata (23) comprende da 2 a 10 lamiere perforate singole (25) sovrapposte.

9. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo spessore (S) delle lamiere metalliche perforate singole (25) ? nell?intervallo da 0,3 mm a 2 mm, oppure nell?intervallo da 0,5 mm a 1 mm, oppure di 0,6mm.

10. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto D/S tra il diametro equivalente D e la lunghezza S del foro 24 ? nell?intervallo da 1 a 2 (1 ? D/S ? 2), mentre rapporto D1/S1 tra il diametro equivalente D1 e la lunghezza S1 del canale 26 ? inferiore a 0,6, preferibilmente nell?intervallo da 0,6 a 0,01 ancora pi? preferibilmente nell?intervallo da 0,45 a 0,05.

11. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la o le lamiere perforate singole (25) disposte sul lato interno (22) della membrana di combustione (14) sono in un metallo differente di un metallo della/le lamiere perforate singole (25) disposte sul lato esterno (17) della membrana di combustione (14).

12. Membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la membrana di combustione (1) comprende inoltre uno strato permeabile esterno (33), privo di lamiera metallica, e che copre almeno una regione di perforazione dello strato di lamiera perforata (23) sul lato esterno (17) della membrana di combustione (14, 14?),

detto strato permeabile esterno (33) ? scelto nel gruppo di materiale costituito da:

tessuto di fibre metalliche,

maglia di fibre metalliche,

pannello di fibre metalliche sinterizzate,

pannello di fibre ceramiche sinterizzate,

materiale poroso composito di ceramica e carburo di silicio,

materiale solido e termo-resistente spugnoso a cella aperta.

13. Bruciatore a gas (2), in particolare per la combustione di idrogeno, comprendente una membrana di combustione (14, 14?) secondo una delle rivendicazioni precedenti.

14. Metodo per fabbricare una membrana di combustione (14, 14?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui:

- le lamiere metalliche perforate singole (25) vengono fabbricate tramite punzonatura di lamiere non ancora definitivamente fissate tra loro,

- dopo la perforazione delle lamiere metalliche singole (25), le lamiere metalliche singole perforate (25) vengono:

? sagomate individualmente e successivamente impilate e collegate tra loro a formare lo strato di lamiera perforata (23) oppure,

- impilate e collegate tra loro, e successivamente piegate insieme a formare lo strato di lamiera perforata (23).

15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui:

- la sagomatura delle lamiere metalliche perforate singole (25) viene effettuata mediante calandratura o deformazione tramite pressa,

- il collegamento tra loro delle lamiere metalliche perforate singole (25) dello strato di lamiera perforata (23) avviene tramite saldatura.

16. Metodo secondo la rivendicazione 14 o 15, in cui il collegamento tra loro delle lamiere metalliche perforate singole (25) dello strato di lamiera perforata (23) comprende una o pi? saldature disposte in corrispondenza di bordi inizialmente liberi delle lamiere perforate (25).

17. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 14 a 16, in cui la membrana di combustione (14) presenta una forma tubolare e lo strato di lamiera perforata (23) viene realizzato mediante:

- piegatura e saldatura di singole lamiere perforate (25) a formare una pluralit? di strati di lamiera perforata tubolari singoli e distanziati, e

- successivo inserimento reciproco di detti strati di lamiera perforata tubolari singoli a formare lo strato di lamiera perforata (23) tubolare.

18. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 14 a 16, in cui la membrana di combustione (14) presenta una forma tubolare e lo strato di lamiera perforata (23) viene realizzato mediante:

- piegatura o calandratura a ?C? e sovrapposizione di singole lamiere metalliche perforate (25) a formare lo strato di lamiera perforata (23) a forma di canale aperto con due bordi longitudinali opposti (30) liberi, e

- successivo accostamento e unione mediante saldatura dei due bordi longitudinali opposti (30) a formare lo strato di lamiera perforata (23) tubolare.