IT202100023687A1 - Sistema di azionamento motorizzato per candeletta di accensione di una caldaia a biomassa preferibilmente dall’alto verso il basso - Google Patents

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo:

SISTEMA DI AZIONAMENTO MOTORIZZATO PER CANDELETTA DI ACCENSIONE DI UNA CALDAIA A BIOMASSA PREFERIBILMENTE DALL?ALTO VERSO IL BASSO;

La presente invenzione riguarda il settore dei generatori di calore sia domestici che industriali, preferibilmente fino a 200 kwatt, ed il miglioramento della tecnica di combustione in tali generatori.

Il problema ambientale ? sempre pi? sentito in fase di progettazione/sviluppo di un nuovo prodotto, e comporta un orientamento sempre pi? spiccato verso la compatibilit? ecologica. Polveri, monossido di carbonio, ossidi di azoto sono gli inquinanti di maggior spicco in termini di rilevanza sull?ambiente, per tale motivo si cerca di limitare la loro introduzione nell?ambiente durante una combustione. Molti dei generatori di calore presenti sul mercato adottano sistemi di filtraggio o trappole per il trattenimento di tali inquinanti, quando invece sarebbe auspicabile, come si vuole dimostrare con la presente invenzione, eliminare direttamente la produzione di tali inquinanti durante la combustione stessa. La maggior parte dei generatori di calore automatici effettuano l?accensione della fiamma dal basso verso l?alto, dando luogo alla produzione di inquinanti che incidono negativamente sull?ambiente.

A tale riguardo ? interessante domandarsi cosa succederebbe se si invertisse l?accensione della fiamma dall?alto verso il basso. Ad oggi non ? stato possibile effettuare la suddetta inversione dell?accensione della fiamma per il semplice motivo che il componente denominato candeletta di accensione, di cui nel seguito verranno spiegate le funzionalit?, sarebbe soggetto a fusione. L?invenzione che si descrive propone una soluzione tecnologica per effettuare le accensioni dall?alto verso il basso senza fusione della candeletta.

Tutte le caldaie, stufe, caminetti a biomassa dotate di alimentazione gestita elettronicamente, presentano al proprio interno un componente denominato ?candeletta di accensione? volto ad innescare la fiamma all?interno del braciere, quando ? necessario.

In particolare, tali generatori di calore producono calore attraverso la combustione di un gas a sua volta generato dalla miscela di aria e combustibile. In questi apparati automatizzati, l?innesco della combustione viene dato dalla candeletta di accensione, che solitamente ? posizionata all?interno della camera di combustione di ogni generatore di calore. Pi? precisamente, la candeletta ? posta all?interno del braciere o in prossimit? dello stesso: ? importante che la candeletta sia a diretto contatto con il combustibile in modo tale da innescare un surriscaldamento del combustibile e l?innesco della fiamma.

Una problematica molto comune del settore dei generatori di calore ad uso domestico ed industriale, riguarda proprio l?usura della candeletta di accensione.

Un altro problema irrisolto fino ad oggi ? dato dal fatto che le candelette di accensione non possono esser posizionate nella zona alta del braciere in quanto, se cos? fosse, la combustione del combustibile durante il funzionamento del generatore di calore determinerebbe la fusione della candeletta o il suo rapido deterioramento a causa delle elevate temperature a cui sarebbe sottoposta. Com?? noto, il compito della candeletta di accensione ? quello di scaldare la sua parte terminale in modo che, a contatto con la biomassa, possa innescare la fiamma per attivare il funzionamento della caldaia ogni qual volta ? necessario, a seguito di una richiesta di riscaldamento o di acqua calda da parte di una utenza.

La candeletta, dopo essersi surriscaldata fino a raggiungere la temperatura necessaria (variabile da combustibile a combustibile), si disattiva automaticamente una volta che il combustibile comincia a bruciare.

Rispetto al passato, la candeletta di accensione ? una grande innovazione, poich? consente un tangibile risparmio in termine di consumi. Infatti, nelle vecchie caldaie a biomassa, all?interno del braciere veniva mantenuta sempre accesa una brace costituita da una piccola quantit? di biomassa. Questo comportava un consumo di combustibile continuo, anche quando non c?era richiesta di riscaldamento.

Con la candeletta di accensione questo inutile consumo ? stato superato, infatti essa si attiva solo nel momento in cui si richiede l?accensione del combustibile, ed il funzionamento della candeletta ? quindi ad intermittenza.

Avendo un ruolo cos? importante, se la candeletta di accensione ? guasta o inefficiente, il generatore di calore smette di funzionare (oppure il combustibile deve essere acceso manualmente).

In linea generale, si pu? ritenere che le principali problematiche a cui ? sottoposta la candeletta di accensione sono le seguenti:

1. lo sporco, costituito dalle incrostazioni generate dal combustibile a contatto con la candeletta;

2. il contatto con la fiamma, vale a dire l?elevata temperatura della fiamma generata sul braciere una volta innescata la combustione;

3. il possibile cortocircuito o altro guasto nella scheda elettronica di controllo del generatore, causato dalla rottura della candeletta;

4. impossibilit? di installare la candeletta in alto nel braciere a causa delle elevate temperatura a cui sarebbe sottoposta.

In merito al primo punto, per eliminare le incrostazioni di sporco la caldaia deve ricevere una manutenzione costante e periodica nel tempo, solo in questo modo si pu? avere la certezza che la candeletta mantenga le sue funzioni essendo priva di incrostazioni.

Per quanto riguarda il contatto con la fiamma, e di conseguenza l?esposizione alle alte temperature di cui al secondo punto, purtroppo le soluzioni sinora adottate non hanno risolto la problematica. E? stato, ed ?, da sempre un problema quello di proteggere la candeletta dalle fiamme del braciere o dal surriscaldamento del combustibile in fase di accensione o mantenimento della brace: questo perch? il condotto metallico che contiene la candeletta si surriscalda determinando sulla candeletta stessa uno stress termico che ne causa la rottura.

Nel vano tentativo di risolvere tale problema, alcuni costruttori prevedono di collocare la candeletta non troppo vicino al braciere, ma questo a volte causa mancate accensioni. Altri, invece, hanno scelto di posizionare la candeletta molto vicina al braciere, dando luogo a dei fermi macchina per guasti dovuti alla fusione della candeletta. Altri ancora, hanno provato a limitare il numero delle accensioni della caldaia-stufa prevedendo dei periodi di mantenimento invece che cicli on-off anche se tale regolazione non assicura la protezione da eventuali ritorni di fiamma.

Per superare queste problematiche, si sono diffuse sul mercato delle candelette che hanno una maggiore resistenza alla fusione: sono le cosiddette candelette di tipo ceramico. L?aspetto negativo di tali candelette ceramiche, dotate di elevata resistenza al fuoco, ? dato dal loro prezzo di acquisto che ? significativamente maggiore rispetto a quello delle candelette normali. Tali costi, per i produttori di generatori a biomassa, si ripercuotono sulle spese di acquisto delle materie prime.

Scopo della presente invenzione, quindi, ? quello di superare le suddette problematiche e gli svantaggi fin qui esposti eliminando completamente il problema della fusione della candeletta.

Ci? ? stato ottenuto, secondo il trovato, prevedendo di montare la candeletta di accensione su dei mezzi di movimentazione della stessa, atti a posizionarla nel braciere quando deve essere attivata per l?accensione del combustibile, ed a posizionarla fuori dal braciere nei periodi di non utilizzo della candeletta stessa.

Una migliore comprensione dell?invenzione si avr? con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non gi? limitativo, una preferita forma di realizzazione.

Nei disegni:

la figura 1 mostra schematicamente alcune delle parti principali di un bruciatore con candeletta di una caldaia a biomassa di tipo noto;

le figure 2 e 3 sono delle viste in sezione, che illustrano schematicamente una preferita forma di realizzazione della presente invenzione, rispettivamente con la candeletta in posizione estratta dal braciere ed in posizione inserita nel braciere;

le figure 4 e 5 mostrano due esempi non limitativi di fissaggio della candeletta ai mezzi telescopici che la muovono: con filettatura e ad incasso;

la figura 6 ? una vista in sezione, che mostra due possibili configurazioni dell?invenzione, con la candeletta mobile in direzione rispettivamente orizzontale e inclinata dall?alto verso il basso, quest?ultima essendo quella preferita;

la figura 7 ? una vista in sezione che mostra la candeletta mobile inclinata dall?alto verso il basso per attuare l?accensione del combustibile dall?alto verso il basso.

Nell?esempio realizzativo che si descrive, detti mezzi di movimentazione della candeletta C sono costituiti sostanzialmente da un gruppo preferibilmente telescopico motorizzato, comprendente una scatola di contenimento con all?interno:

1. Mezzi di azionamento 1 (meccanico, oleodinamico, elettrico, pneumatico, ecc.);

2. mezzi di connessione 2 cinematica tra detti mezzi di azionamento 1 e dei mezzi telescopici 3 di scorrimento;

3. mezzi di guida 4 e di protezione della candeletta nei quali scorre la candeletta C passando dalla posizione di azionamento a quella di riposo, e viceversa.

I mezzi di azionamento 1 hanno il compito di muovere il sistema telescopico 3 di scorrimento ogni qual volta l?elettronica di controllo del generatore di calore d? un impulso elettrico di accensione alla candeletta C di accensione.

Nella preferita forma realizzativa descritta, il i mezzi di connessione 2 tra il meccanismo di azionamento 1 ed i mezzi telescopici 3, sono arcuati, pi? specificatamente a forma di glifo oscillante arcuato; detto mezzo di connessione ? tale da far scorrere avanti e indietro, a seconda dell?impulso ricevuto dai mezzi di azionamento 1, i mezzi telescopici 3 a cui ? vincolata la candeletta C, mediante un apposito perno o nottolino.

Pertanto, ricevuto l?impulso, il cinematismo 2 di azionamento sposta la candeletta C di accensione dalla posizione retratta di riposo (fig. 2) a quella estratta dentro il braciere (fig. 3). Il movimento inverso della candeletta C viene effettuato nel momento in cui la fiamma ? innescata all?interno del braciere e l?elettronica di controllo segnala lo stop di funzionamento alla candeletta C di accensione. Pertanto la candeletta in fase di off (accensione fiamma avviata) pu? rientrare nella guida 4 ed essere estratta dal braciere: in questo modo la candeletta C, secondo la presente invenzione, non essendo a contatto con la fiamma e con le ceneri del braciere, non si sporca, non si fonde e non si deteriora.

Nell?esempio illustrato, nei mezzi di guida 4 scorrono i mezzi telescopici 3 che sono costituiti da due tubi cilindrici, rettilinei e coassiali, che alloggiano la candeletta C e da una guida su cui uno dei due cilindri scorre per introdurre la candeletta C nel braciere e per rimuoverla da esso.

Secondo una caratteristica peculiare del trovato, detto sistema telescopico 4 presenta delle aperture 5 per l?ingresso di aria ambiente, atte a raffreddare tutto il cinematismo in caso di surriscaldamento.

Il fissaggio della candeletta C di accensione ai mezzi telescopici 3 di scorrimento avviene tramite un attacco filettato dove la candeletta C viene avvitata oppure tramite un attacco ad incastro dove la candeletta viene incastrata (fig. 4, 5).

E? noto che l?accensione del combustibile dall?alto verso il basso, rispetto ad una combustione dal basso verso l?alto, comporta notevoli vantaggi ambientali tra cui:

1. Innesco combustibile molto pi? rapido rispetto alle accensioni del combustibile da basso: da una media di 15 minuti di gassificazione di combustibile si passa a soli 6 minuti.

2. Meno fumosit? nella fase di accensione della fiamma.

3. Riduzione dell?emissione degli inquinanti come il PM 10 (polveri totali) fino all?80% rispetto all?accensione tradizionale dal basso: questo ? dovuto ad una combustione molto pi? graduale ed equilibrata con maggiore presenza di ossigeno.

Ad oggi l?accensione dall?alto verso il basso viene fatta solo manualmente su combustibili come ad esempio la legna. E tale accensione del combustibile ? effettuata utilizzando metodi classici (fiammiferi o diavolina accendi-fuoco).

Secondo la presente invenzione i mezzi di guida 4 e di protezione della candeletta C fin qui descritti possono essere posizionati in modo orizzontale o, preferibilmente, inclinati dall?alto verso il basso (fig. 6).

Come gi? accennato, l'accensione del combustibile dall'alto verso il basso, resa possibile dal sistema telescopico secondo la presente invenzione che consente di posizionare la candeletta nella parte superiore del braciere, riduce drasticamente l'impatto ambientale.

Nella tabella che segue, sono riportati i valori degli inquinanti ambientali mettendo a confronto un generatore di calore da 30 kWatt a combustibile pellettizzato con:

Vantaggiosamente, grazie al sistema telescopico di scorrimento della candeletta C:

1. si evita la formazione di depositi di polvere/incrostazioni sulla punta della candeletta C che causerebbero mancate accensioni;

2. si evita il surriscaldamento o la fusione della candeletta C, in quanto la stessa non ? pi? a diretto contatto con la fiamma;

3. si evita qualunque problema di cortocircuito nell?elettronica di controllo del generatore di calore a causa di guasti alla candeletta;

4. si evita la necessit? di manutenzione o lubrificazione di ingranaggi o di altri elementi mobili;

5. si rende possibile l?installazione della candeletta C nella zona superiore del braciere, per poter accendere il combustibile dall?alto verso il basso ed ottenere una combustione migliore con drastica riduzione del Monossido di carbonio al 13% di ossigeno e delle polveri presenti nei fumi, aumentando il rendimento di oltre il 4%.

Inoltre, ? utile notare che il posizionamento del sistema telescopico 4 motorizzato in alto, con la candeletta C inclinata verso il basso, permette di eliminare la necessit? di effettuare accensioni manuali del combustibile, favorendo le accensioni elettroniche anche a distanza tramite sistemi di telecontrollo o sistemi di Wi-Fi con app direttamente sul proprio cellulare, quando necessarie.

Infine, ? opportuno evidenziare che la presente invenzione ? applicabile a tutte le candelette esistenti sul mercato, e la conformazione della scatola di contenimento cinematismo pu? essere personalizzata e studiata per occupare i minimi spazi possibili. La scatola pu? essere realizzata in materiale metallico o materiale termoplastico.

E? anche utile notare che lo stesso concetto inventivo su cui ? basata la presente invenzione, relativo al fatto di inserire/estrarre la candeletta nel braciere dall?alto verso il basso solo per il tempo necessario all?accensione della parte alta del combustibile, ? applicabile ed ottenibile anche utilizzando dei mezzi di movimentazione della candeletta (C) di tipo meccanico, oleodinamico, elettrico, pneumatico, a cremagliera, a vite, ecc.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema di azionamento motorizzato per una candeletta di accensione associata ad un braciere di una caldaia a biomassa, comprendente almeno una candeletta (C) di accensione ed almeno un braciere per il combustibile granulare o trito, caratterizzato dal fatto che la candeletta (C) di accensione ? montata su dei mezzi di movimentazione della stessa, atti a posizionarla nel braciere quando deve essere attivata per l?accensione del combustibile, ed a posizionarla fuori dal braciere nei periodi di non utilizzo della candeletta stessa.

2. Sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione della candeletta (C) sono costituiti sostanzialmente da un gruppo motorizzato, comprendente una scatola di contenimento con all?interno:

1. Mezzi di azionamento (1) di tipo meccanico, oleodinamico, elettrico, pneumatico, ad ingranaggi, ecc.;

2. mezzi di connessione (2) cinematica tra detti mezzi di azionamento (1) e dei mezzi telescopici (3) di scorrimento;

3. mezzi di guida (4) e di protezione della candeletta (C), nei quali quest?ultima scorre passando da una posizione di azionamento ad una posizione di riposo, e viceversa.

3. Sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento (1) sono configurati per muovere il sistema telescopico (3) di scorrimento ogni qual volta viene ricevuto un impulso elettrico di accensione, tramite detti mezzi di connessione (2) cinematica ; ottenendosi cos? di spostare la candeletta (C) di accensione dalla posizione retratta di riposo a quella estratta dentro il braciere.

4. Sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento (1) sono configurati per applicare alla candeletta (C) il movimento inverso, nel momento in cui la fiamma ? innescata all?interno del braciere e funzionamento alla candeletta (C) di accensione non ? pi? necessario; ottenendosi cos? che la candeletta possa rientrare nei mezzi di guida (4) ed essere estratta dal braciere in modo che, non essendo a contatto con la fiamma e con le ceneri del braciere, non si sporca, non si fonde e non si deteriora.

5. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti in mezzi di guida (4) scorrono i mezzi telescopici (3) che prevedono due tubi cilindrici, rettilinei e coassiali, che alloggiano la candeletta (C) ed ? prevista una guida su cui uno dei due cilindri scorre durante il movimento di inserimento e di rimozione della candeletta (C) nel braciere.

6. Sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi telescopici (3) prevedono delle aperture (5) per l?ingresso di aria ambiente, atte a raffreddare tutto il cinematismo in caso di surriscaldamento.

7. Sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per il fissaggio della candeletta (C) di accensione ai mezzi telescopici (3) di scorrimento ? previsto un attacco filettato dove la candeletta (C) viene avvitata oppure tramite un attacco ad incastro dove la candeletta (C) viene incastrata.

8. Sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida (4) e di protezione della candeletta (C), nei quali quest?ultima scorre passando da una posizione di azionamento ad una posizione di riposo, e viceversa, sono posizionati in modo orizzontale o, preferibilmente, inclinati dall?alto verso il basso.

9. Sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ? posizionato in alto rispetto al braciere, con la candeletta (C) inclinata verso il basso, per effettuare le accensioni del combustibile anche a distanza, tramite sistemi di telecontrollo o sistemi di Wi-Fi con app direttamente da un cellulare, quando necessarie.

10. Sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione della candeletta (C) sono di tipo meccanico, oleodinamico, elettrico, pneumatico, a cremagliera, a vite.

11. Sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione della candeletta (C) sono configurati per posizionare la candeletta (C) in una zona superiore del combustibile nel braciere per effettuare un?accensione del combustibile dall?alto verso il basso e migliorare la combustione riducendo gli inquinanti contenuti nei fumi.