IT202100021626A1

IT202100021626A1 - Camera di combustione

Info

Publication number: IT202100021626A1
Application number: IT102021000021626A
Authority: IT
Inventors: Diego Basset; Fabio Cadel; Francesco Cadel; Enrico Beninca'
Original assignee: Fabio Cadel; Beninca Enrico; Francesco Cadel; Diego Basset
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2023-02-10

Description

TITOLO: CAMERA DI COMBUSTIONE

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto una camera di combustione, particolarmente di una stufa per la combustione di pellets o biomasse.

La stufa a pellet al giorno d?oggi ? diventata un elettrodomestico di uso comune per molte famiglie italiane e straniere, tant?? che negli ultimi anni la ricerca e lo sviluppo per migliorarne le prestazioni sono cresciute enormemente sia per quanto riguarda le emissioni in atmosfera che i rendimenti.

I principali emissioni da questo tipo di

apparati sono CO, NOx, CO2 e particolato sottile, che sono nocivi sia per la salute dell?uomo sia per l?ambiente in cui viviamo.

Per il settore del riscaldamento a biomassa l?associazione di riferimento ? l?AIEL (Associazione Italiana Energie agroforestali).

Questo ente ha tra i suoi obbiettivi quello di ridurre le emissioni inquinanti in atmosfera sia promuovendo la sostituzione di vecchi apparecchi, in accordo con lo stato, sia premiando la fabbricazione di stufe performanti che rispondono ai requisiti imposti dalla ?Certificazione aria pulita?.

In funzione alle emissioni prodotte viene assegnato ad ogni apparecchio registrato una categoria definita dal numero di stelle, da 1 a 5.

Dopo una indagine sul sito www.certificazioneariapulita.it ad oggi emerge che le stufe a pellet versione ?air? (che riscaldano l?ambiente per convezione naturale o forzata utilizzando l?aria come fluido) registrate con 5 stelle sono assai poche.

Da una attenta analisi emerge che i dati critici sono le emissioni di polveri sottili pm10

(limite10 mg/Nm<3>) e dei gas NOx (limite 100 mg/Nm<3>).

Diventa di fondamentale importanza la necessit? di innovare le stufe di tipo noto e far in modo che rispondano alla ?Top Class?.

Ad oggi i produttori di stufe a pellet di tipo noto producono i loro prodotti ricavando la camera di combustione (cuore della stufa) da lamiera piana di vari spessori, da 1,5 mm fino a 5 mm.

La sequenza per la produzione industriale di tale oggetto prevede:

- taglio laser o punzonatrice crea la lamiera sagomata e pre-forata

- piegatura della lamiera piana

- assiemaggio delle parti che compongono l?assieme caldaia

- saldatura manuale o robotizzata della camera di combustione

- verniciatura a polvere o a liquido

Questo processo presenta alcuni svantaggi, mancanze e rischi, tra i quali si annovera lo scarto della materia prima dovuta al taglio della sagoma richiesta partendo da un foglio di lamiera rettangolare (20-30)%; lo scarto dovuto alla lavorazione di piegatura generato dal fattore umano; lo scarto dovuto alla difettosit? della saldatura generato da tolleranze di accoppiamento non idonee a tale processo prodotto da una piegatura non a norma; le deformazioni dell?assieme dovute al ciclo di saldatura; la ermeticit? non garantita al 100%, con possibili fuoriuscite di gas nocivi in ambiente dovute alle saldature non penetrate correttamente, allo stress termico in fase di utilizzo e all?azione corrosiva del fuoco in fase di funzionamento

Inoltre le camere di combustione prodotte in serie non rispecchiano sempre le performance di combustione del prototipo certificato ed omologato, necessitando di controlli di qualit? periodici sui manufatti ed un costo e gestione del personale elevati.

Compito principale di quanto forma oggetto della presente domanda ? quindi quello di risolvere i problemi tecnici evidenziati, eliminando gli inconvenienti di cui alla tecnica nota citata e quindi escogitando un trovato che permetta di realizzare stufe a pellets o biomassa che presenti basse emissioni di polveri sottili

pm10 e dei gas NOx.

Nell?ambito del compito sopra esposto, un altro importante scopo del trovato ? quello di realizzare una stufa a pellets o biomassa in cui si riduca lo scarto della materia prima.

Ancora uno scopo ? quello di ottenere un trovato che alle caratteristiche precedenti accomuni quella di garantire la ermeticit? della stufa evitando possibili fuoriuscite di gas nocivi in ambiente.

Un altro scopo ? quello di realizzare un trovato che permetta di realizzare stufe con performance di combustione identiche a quelle del prototipo certificato ed omologato.

Non ultimo scopo ? quello di ottenere un trovato che risulti strutturalmente semplice, che presenti costi di realizzazione contenuti e che sia realizzabile con gli usuali noti impianti.

Il compito e gli scopi accennati, nonch? altri che pi? chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una camera di combustione (1) che si caratterizza per il fatto di essere costituita da un involucro esterno (2) in ghisa, comunicante con uno scarico (8) fumi, un primo ingresso (9) per aria comburente (10) ed un secondo ingresso (13) per materiale comburente e da un involucro interno (16) in ghisa, comprendente un braciere (25) e comunicante con un serbatoio (28) per l?adduzione di materiale comburente, detti involucro esterno ed involucro interno (2,16) essendo accoppiati tra loro a tenuta a definire, unitamente ad una porta, una camera stagna, tra detti involucro esterno ed involucro interno (2,16) essendo definiti un primo canale o intercapedine (23) di preriscaldamento aria per una seconda combustione e la pulizia vetro di detta porta ed un secondo canale o intercapedine (31) comunicante, attraverso un labirinto, con detto scarico (8) fumi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una particolare, ma non esclusiva, forma di realizzazione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle tavole di disegni allegate, in cui:

la fig. 1 illustra il trovato in una prima vista di tre quarti laterale;

la fig. 2 illustra il trovato in una seconda vista di tre quarti laterale;

la fig. 3 illustra il trovato in una terza vista di tre quarti laterale;

la fig. 4 illustra in un esploso il trovato di cui alle figure precedenti;

la fig. 5 illustra il trovato in una sezione operata secondo il piano V-V di figura 1;

la fig. 6 illustra il trovato in una seconda sezione in cui evidenzia il percorso fumi su un lato;

la fig. 7 illustra il trovato in una sezione trasversale;

la fig. 8 illustra il trovato in una vista analoga a quella di figura 6 con in evidenza anche il percorso dell?aria primaria e terziaria;

la fig. 9 illustra il trovato di cui alla figura 1 in una vista frontale.

Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realt? essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Inoltre ? da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere gi? noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni.

Con riferimento alle figure precedentemente citate si ? indicata con il numero 1 una camera di combustione costituita da un involucro esterno 2, in ghisa, di forma sostanzialmente scatolare, presentante un primo fondo 3, un primo cielo 4, una prima parete posteriore 5 e due prime pareti laterali 6a,6b a definire una prima sede o cavit? 7.

Sul primo fondo 3 ? ricavato uno scarico 8 per i fumi, indicati con il numero 8a.

Sulla prima parete posteriore 5 ? ricavato un primo ingresso 9 per aria comburente 10, comunicante con un apposito primo condotto 11 di adduzione, e per una accensione 12.

Sempre sulla prima parete posteriore 5 ? presente un secondo ingresso 13 per materiale comburente, quale pellets o biomasse.

In corrispondenza delle superfici laterali interne di dette prima parete posteriore 5 e prime pareti laterali 6a,6b sono associati e sporgono verso l?interno prime appendici 14 aventi forma sostanzialmente a C, distanziate tra loro e le cui prime ali 15 presentano una lunghezza inferiore e si estendono per parte della profondit? di dette prime pareti laterali 6a,6b.

A costituire la camera di combustione concorre un involucro interno 16, in ghisa, di forma sostanzialmente scatolare, presentante un secondo fondo 17, un secondo cielo 18, una seconda parete posteriore 19 e due seconde pareti laterali 20a,20b a definire una seconda sede o cavit? 21.

Detto involucro interno 16 presenta dimensioni e ingombri minori di quelli di detto involucro esterno 2 cos? da potersi inserire, a tenuta, dentro detto involucro esterno 2 posizionando la seconda parete posteriore 19 attraverso la prima sede o cavit? 7 dentro detto involucro esterno 2 a definire, unitamente ad una porta, non illustrata, una camera stagna 22.

Tra il primo ed il secondo cielo 4,18 e tra le prime e le seconde pareti posteriore 5,19 ? definito un primo canale o intercapedine 23, in comunicazione con il primo ingresso 9, di preriscaldamento dell?aria comburente 10 che viene cos? riscaldata e, attraverso una prima apertura 24 posta all?estremit? superiore tra detti involucro esterno 2 e involucro interno 16, reimmessa entro la seconda sede o cavit? dell?involucro interno 16 in cui ? posto un braciere 25 ed un secondo ingresso 26 comunicante, attraverso un secondo condotto 27, con un serbatoio 28 per l?adduzione del materiale comburente.

Il flusso di aria preriscaldata ? stato indicato con il numero 29, lo stesso permettendo una seconda combustione e la pulizia del vetro di detta porta.

Il braciere 25 ? supportato da un apposito porta braciere 25a.

In corrispondenza delle superfici laterali esterne di dette seconde pareti laterali 20a,20b di detto involucro interno 16 sporgono verso l?esterno, e quindi verso dette superfici laterali interne di dette prime pareti laterali 6a,6b di detto involucro esterno, seconde appendici 30, aventi forma sostanzialmente piana, distanziate tra loro e collocate in modo tale da disporsi su piani sfalsati rispetto a quelli di giacitura di dette, attigue, prime ali 15 di dette prime appendici 14 a definire un secondo canale o intercapedine 31 conformato a labirinto comunicante con detto scarico 8 fumi e con una coppia di seconde aperture 32 poste ai lati di dette seconde pareti laterali 20a,20b di detto involucro interno 16 in prossimit? di detto secondo cielo 18.

Al di sotto di dette seconde aperture 32 ? posta una prima tavella, supportata da una seconda tavella 34 in calcio silicato, tra le due essendo presenti predisposte terze aperture 35.

Una terza tavella 36 in calcio silicato ? posta a ridosso di detta seconda parete posteriore 19 di detto involucro interno 16, la stessa presentando una quarta apertura 37 per il passaggio di detto secondo condotto 27 e alla sua estremit? superiore essendo associata e supportata la estremit? posteriore di detta seconda tavella 34.

L?involucro interno 16 presenta, in corrispondenza della parete frontale 38 che circoscrive la seconda sede o cavit? 21, una pluralit? di quinte aperture 39 di ispezione ai secondi canali 31 per poter effettuare la pulizia del giro fumi 8a.

Le quinte aperture 39 sono richiudibili mediante predisposti tappi 40, rimovibili.

Sulla seconda parete posteriore 19 dell?involucro interno 16 ? ricavata, in prossimit? di detto secondo fondo 17, una sesta apertura 41 per il passaggio di detta accensione 12 e aria comburente 10.

E? prevista una valvola meccanica 42 parzializzatrice dell?aria.

Sulle superfici laterali interne dell?involucro interno 16 sono presenti una pluralit? di sporgenze 43, disposte trasversalmente e parallelamente tra loro, che hanno due ruoli fondamentali: orientare le radiazioni IR in modo casuale e create turbolenza in camera di combustione.

Si ? cos? constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati essendosi ottenuto un trovato che permette al produttore di sostituire il ciclo produttivo di taglio, piega e saldature con un ciclo di pressofusione in materozza di terra a ciclo automatico con scarto e difettosit? bassissime, questo permettendo di avare una garanzia di uguaglianza e accoppiamento dei pezzi.

E? possibile realizzare la camera di combustione con geometrie impensabili con la lamiera che ne aumentano il valore tecnologico del prodotto quali la sagomatura della camera di combustione ottimizzata per dissipare la radiazione IR generata dalla fiamma aumentando il rendimento e abbassando la temperatura in camera di combustione ottenendo una netta diminuzione della formazione degli NOx e le emissioni di pm10.

Inoltre le alette di dissipazione termica presentano un alto rendimento essendo poste sullo schienale lungo il percorso dei fumi.

Si ha un canale di preriscaldamento aria di seconda combustione e pulizia vetro integrato nella camera di combustione e le alettature sul giro fumi ne aumentano il percorso e abbassano il particolato per collisione meccanica.

Si ha anche una riduzione dei costi fissi dovute ad energia, personale, smaltimento rifiuti e riduzione delle aree adibite a magazzino dei semilavorati, conseguendosi un facile assemblaggio del corpo caldaia con una elevata garanzia qualitativa del manufatto finale.

Per quanto riguarda il consumatore, il trovato permette di raggiungere emissioni in ?Top Class? 5 stelle, la possibilit? di sfruttare al massimo gli eventuali incentivi statali, una durata a ?vita? della camera di combustione dati gli spessori adottabili, la percezione di una elevata qualit? della stufa ed un aumento del comfort, dato che la massa della caldaia garantisce emissione di calore anche per ore dopo il suo spegnimento.

Si ha inoltre una bassa rumorosit?, dato il materiale di cui ? composta la camera di combustione, la ghisa, che attenua le vibrazioni dovute ai motori installati per il corretto funzionamento permettendo di riposare nel totale silenzio.

Importante ? il fatto che non si ha nessuna potenziale perdita di gas nocivi in ambiente dovuta al metodo costruttivo delle fusioni.

Infine si salvaguardia l?ambiente data la riduzione dei rifiuti e fluidi inquinanti (quali oli pneumatici, lubrificanti, pezzi di ricambio macchinari, dispositivi di protezione personale, ecc.).

Naturalmente i materiali impiegati nonch? le dimensioni costituenti i singoli componenti del trovato potranno essere pi? pertinenti a seconda delle specifiche esigenze.

Le caratteristiche indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare od essere sostituite da equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Camera di combustione (1) che si caratterizza per il fatto di essere costituita da un involucro esterno (2) in ghisa, comunicante con uno scarico (8) fumi, un primo ingresso (9) per aria comburente (10) ed un secondo ingresso (13) per materiale comburente e da un involucro interno (16) in ghisa, comprendente un braciere (25) e comunicante con un serbatoio (28) per l?adduzione di materiale comburente, detti involucro esterno ed involucro interno (2,16) essendo accoppiati tra loro a tenuta a definire, unitamente ad una porta, una camera stagna, tra detti involucro esterno ed involucro interno (2,16) essendo definiti un primo canale o intercapedine (23) di preriscaldamento aria per una seconda combustione e la pulizia vetro di detta porta ed un secondo canale o intercapedine (31) comunicante, attraverso un labirinto, con detto scarico (8) fumi.

2. Camera di combustione (1) come alla rivendicazione 1 che si caratterizza per il fatto che detto involucro esterno (2) ha forma sostanzialmente scatolare e presenta un primo fondo (3), un primo cielo (4), una prima parete posteriore (5) e due prime pareti laterali (6a,6b) a definire una prima sede o cavit? (7), su detto primo fondo (3) essendo ricavato uno scarico (8) per i fumi (8a), su detta prima parete posteriore (5) essendo ricavato un primo ingresso (9) per aria comburente (10), comunicante con un apposito primo condotto (11) di adduzione, e per una accensione (12), ed un secondo ingresso (13) per materiale comburente, quale pellets o biomasse.

3. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che in corrispondenza delle superfici laterali interne di dette prima parete posteriore (5) e prime pareti laterali (6a,6b) sono associati e sporgono verso l?interno prime appendici (14) aventi forma sostanzialmente a C, distanziate tra loro e le cui prime ali (15) presentano una lunghezza inferiore e si estendono per parte della profondit? di dette prime pareti laterali (6a,6b).

4. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che detto involucro interno (16) ha forma sostanzialmente scatolare e presenta un secondo fondo (17), un secondo cielo (18), una seconda parete posteriore (19) e due seconde pareti laterali (20a,20b) a definire una seconda sede o cavit? (21), detto involucro interno (16) presentando dimensioni e ingombri minori di quelli di detto involucro esterno (2) cos? da potersi inserire, a tenuta, dentro detto involucro esterno (2) posizionando detta seconda parete posteriore (19) attraverso detta prima sede o cavit? (7) dentro detto involucro esterno (2) a definire, unitamente ad una porta, una camera stagna (22).

5. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che tra detti primo e secondo cielo (4,18) e tra dette prime e seconde pareti posteriore (5,19) ? definito un primo canale o intercapedine (23), in comunicazione con detto primo ingresso (9), di preriscaldamento di detta aria comburente (10) che viene cos? riscaldata e, attraverso una prima apertura (24) posta all?estremit? superiore tra detti involucro esterno (2) e involucro interno (16), reimmessa entro detta seconda sede o cavit? (21) di detto involucro interno (16) in cui ? posto un braciere (25) ed un secondo ingresso (26) comunicante, attraverso un secondo condotto (27), con un serbatoio (28) per l?adduzione del materiale comburente.

6. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che in corrispondenza di dette superfici laterali esterne di dette seconde pareti laterali (20a,20b) di detto involucro interno (16) sporgono verso l?esterno, e quindi verso dette superfici laterali interne di dette prime pareti laterali (6a,6b) di detto involucro esterno (2), seconde appendici (30), aventi forma sostanzialmente piana, distanziate tra loro e collocate in modo tale da disporsi su piani sfalsati rispetto a quelli di giacitura di dette, attigue, prime ali (15) di dette prime appendici (14) a definire un secondo canale o intercapedine (31) conformato a labirinto comunicante con detto scarico (8) fumi e con una coppia di seconde aperture (32) poste ai lati di dette seconde pareti laterali (20a,20b) di detto involucro interno (16) in prossimit? di detto secondo cielo (18).

7. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che al di sotto di dette seconde aperture (32) ? posta una prima tavella (33), supportata da una seconda tavella (34) in calcio silicato, tra le due essendo presenti predisposte terze aperture (35), una terza tavella (36) in calcio silicato essendo posta a ridosso di detta seconda parete posteriore (19) di detto involucro interno (16), la stessa presentando una quarta apertura (37) per il passaggio di detto secondo condotto (27) e alla sua estremit? superiore essendo associata e supportata la estremit? posteriore di detta seconda tavella (34).

8. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che detto involucro interno (16) presenta, in corrispondenza della parete frontale (38) che circoscrive detta seconda sede o cavit? (21), una pluralit? di quinte aperture (39) di ispezione a detti secondi canali (31) per poter effettuare la pulizia del giro fumi (8a), dette quinte aperture (39) essendo richiudibili mediante predisposti tappi (40), rimovibili.

9. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto di che su detta seconda parete posteriore (19) di detto involucro interno (16) ? ricavata, in prossimit? di detto secondo fondo (17), una sesta apertura (41) per il passaggio di detta accensione (12) e aria comburente (10).

10. Camera di combustione (1) come ad una o pi? delle rivendicazioni precedenti che si caratterizza per il fatto che sulle superfici laterali interne di detto involucro interno (16) sono presenti una pluralit? di sporgenze (43), disposte trasversalmente e parallelamente tra loro, atte ad orientare le radiazioni IR in modo casuale e creare turbolenza in detta camera di combustione (1).