IT202100032567A1 - Dispositivo di erogazione di una miscela gassosa combustibile e relativo procedimento d’uso - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"DISPOSITIVO DI EROGAZIONE DI UNA MISCELA GASSOSA COMBUSTIBILE E RELATIVO PROCEDIMENTO D'USO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo di erogazione, e relativo procedimento d?uso, idoneo ad essere utilizzato in un apparato di combustione nel quale viene utilizzata come combustibile una miscela di gas combustibile e aria.

A titolo esemplificativo e non limitativo, gli apparati di combustione di cui si discute possono comprendere caldaie, scalda acqua ad accumulo, stufe, forni, caminetti, oppure altri apparati simili o assimilabili.

STATO DELLA TECNICA

? noto che gli apparati di combustione alimentati mediante una miscela di aria e combustibile gassoso, o miscela gassosa combustibile, sono provvisti di un dispositivo di erogazione che consente di regolare la quantit? di combustibile gassoso da inviare ad una zona di miscelazione per miscelarlo con aria comburente.

Il dispositivo di erogazione comprende generalmente un condotto di alimentazione d?aria e un condotto di alimentazione del combustibile gassoso, i quali si uniscono in un condotto comune in una zona di miscelazione.

Lungo il condotto del combustibile gassoso sono generalmente previsti mezzi di alimentazione, generalmente un dispositivo valvolare ed eventualmente un regolatore di portata che varia la sezione di passaggio del combustibile gassoso.

Il combustibile gassoso alimentato in tale dispositivo di erogazione, e quindi al bruciatore, pu? contenere uno o pi? gas naturali, quale metano, gpl (gas di petrolio liquefatto), o idrogeno.

Le soluzioni note prevedono normalmente di misurare un rapporto aria/combustibile, rispetto al valore aria/combustibile stechiometrico, definito dal coefficiente lambda ???, ed eventualmente valutare la percentuale di uno e l'altro a valle di una zona di miscelazione al fine di mantenere il rapporto aria/combustibile costante durante il funzionamento dell?apparato di combustione.

Negli apparati di combustione che utilizzano gas naturale o gpl, solitamente nella camera di combustione ? presente un rilevatore del rapporto aria/combustibile, o elettrodo di ionizzazione, atto a fornire un segnale di retroazione per regolare le portate di gas e aria.

Quando viene utilizzato un combustibile gassoso con elevata percentuale di idrogeno, in particolare idrogeno al 100%, tuttavia, non ? possibile utilizzare i suddetti elettrodi di ionizzazione, in quanto il segnale della corrente di ionizzazione risulterebbe insufficiente per un corretto controllo. Inoltre, al momento dell'accensione ? necessario garantire che nella camera di combustione non sia presente una eccessiva quantit? di idrogeno, che potrebbe portare ad esplosioni o ritorni di fiamma. In questo caso, ? opportuno che il coefficiente lambda sia impostato, in fase di accensione, a valori superiori a quelli della fase di regime e possa poi essere modificato.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare un dispositivo di erogazione che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica anteriore. Uno scopo del presente trovato ? quello di realizzare un dispositivo di erogazione, e mettere a punto un relativo procedimento d?uso, che garantisca in ogni situazione una corretta e sicura alimentazione della miscela gassosa in apparati di combustione sia nel caso di utilizzo di combustibili tradizionali come gas naturale, metano o gpl, sia nel caso di gas aventi un?elevata percentuale di idrogeno, sia aventi idrogeno al 100%. Uno scopo del presente trovato ? anche quello di ridurre i fermi dell?apparato di combustione a causa di malfunzionamenti e/o l?intervento di un tecnico per il ripristino dell?apparato di combustione.

Altro scopo ? quello di mettere a punto un procedimento d?uso di un dispositivo di erogazione che consenta un?erogazione di combustibile efficace e sicura senza la necessit? di utilizzare elettrodi di ionizzazione. Un ulteriore scopo del trovato ? anche quello di realizzare un dispositivo di erogazione che possa eventualmente essere convertito con minime modifiche per l?utilizzo con gas di tipo differente.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi e per risolvere il suddetto problema tecnico in modo nuovo ed originale, ottenendo anche notevoli vantaggi rispetto allo stato della tecnica anteriore, un dispositivo di erogazione di una miscela gassosa combustibile secondo il presente trovato comprende un primo condotto di alimentazione di aria e un secondo condotto di alimentazione di un combustibile gassoso che si uniscono in una zona di miscelazione, nella quale il combustibile gassoso e l?aria si miscelano secondo un coefficiente lambda prima di essere inviati ad un bruciatore, un dispositivo di ventilazione per alimentare l?aria e aspirare contestualmente combustibile gassoso lungo detti condotti e mezzi di regolazione della portata di combustibile gassoso.

In accordo con un aspetto del presente trovato, detto dispositivo di erogazione comprende un primo sensore per misurare una portata d?aria, almeno due secondi sensori per misurare il flusso di gas, calcolandolo attraverso un rapporto di pressione aria/combustibile, e un?unit? di controllo.

Detta unit? di controllo ? configurata per comandare una procedura di ricalibrazione automatica di detti primo e secondi sensori.

Vantaggiosamente, ? cos? possibile garantire che i suddetti primo e secondi sensori effettuino delle misurazioni precise di portata d?aria e del rapporto di pressione aria/combustibile, garantendo una corretta alimentazione della miscela gassosa. In questo modo, possono essere incrementate sia l?efficienza che la sicurezza d?uso dell?apparato di combustione.

Come ulteriore vantaggio, l?apparato di combustione pu?, mediante la suddetta procedura automatica, ripristinare il corretto funzionamento dell?apparato di combustione, senza l?intervento di un tecnico.

I detti primo e secondi sensori sono configurati per fornire dati ad un?unit? di controllo almeno per mantenere detto coefficiente lambda all? interno di intervalli di valori predefiniti mediante il controllo di detti dispositivo di ventilazione e mezzi di regolazione.

Vantaggiosamente, ? anche possibile in questo modo sostituire il controllo in retroazione con elettrodo di ionizzazione con un controllo della combustione in anello aperto sicuro ed affidabile. In particolare, tale caratteristica ? rilevante quando l?apparato di combustione viene alimentato con idrogeno al 100%.

Inoltre, la suddetta configurazione consente di variare il coefficiente lambda anche durante il funzionamento a regime dell?apparato di combustione per controllare l?accensione e la regolazione della combustione nel bmciatore. Nelle applicazioni con una percentuale di idrogeno elevata ? infatti importante poter variare il rapporto aria/combustibile secondo proporzioni predefinite anche durante il funzionamento dell?apparato di combustione.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di alcune forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1a ? una vista schematica di un dispositivo di erogazione secondo il presente trovato in una prima configurazione;

- la fig. 1b ? una vista schematica di un dispositivo di erogazione secondo il presente trovato in una seconda configurazione;

- le figg. da 2 a 6 sono diagrammi di flusso del procedimento d?uso del dispositivo di erogazione secondo il presente trovato.

Si precisa che nella presente descrizione la fraseologia e la terminologia utilizzata, nonch? le figure dei disegni allegati anche per come descritti hanno la sola funzione di illustrare e spiegare meglio il presente trovato avendo una funzione esemplificativa non limitativa del trovato stesso, essendo l?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente combinati o incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE DEL

PRESENTE TROVATO

Con riferimento alla fig. 1a, un dispositivo 10 di erogazione di una miscela M gassosa combustibile ? configurato per cooperare con un bruciatore 50 di un apparato di combustione.

La miscela M gassosa combustibile ? una miscela di aria A e di un combustibile gassoso G. Il combustibile gassoso G utilizzato nel presente dispositivo 10 pu? essere un gas naturale, quale metano, gpl (gas di petrolio liquefatto), una miscela di gas naturali ma anche una miscela di gas contenente idrogeno o idrogeno al 100%. Nel presente testo, si far? riferimento al combustibile gassoso G anche con il termine generico ?gas? G.

La miscela M gassosa ? definita da un rapporto volumetrico tra aria A e gas G rispetto al rapporto volumetrico stechiometrico, definito come rapporto aria/gas ?, anche chiamato coefficiente lambda ?.

Il coefficiente lambda ? pu? essere regolato in modo da assumere valori diversi a seconda della fase della combustione, quali il coefficiente lambda ?1 di accensione o il coefficiente lambda ?2 di regime o di normale funzionamento. Ad esempio, nella fase di accensione il coefficiente lambda ?1 pu? essere compreso in un primo intervallo I1 di valori; nel normale funzionamento il coefficiente lambda ?2 pu? essere compreso in un secondo intervallo 12 di valori.

Detto dispositivo 10 comprende un primo condotto 11 di alimentazione di aria A, un secondo condotto 12 di alimentazione di gas G, una zona di miscelazione 13, un dispositivo di ventilazione 14 e mezzi di regolazione 16 del flusso di gas G.

Il primo condotto 11 pu? comprendere una sezione trasversale 18 ridotta di passaggio dell'aria A, ad esempio una strozzatura, un ugello o simili.

Il secondo condotto 12 si unisce, nella zona di miscelazione 13, al primo condotto 11 e pu? comprendere una sezione trasversale 19 ridotta di passaggio del gas G, ad esempio una strozzatura, un ugello o simili.

Dette sezioni trasversali 18, 19 possono essere atte a creare una differenza di pressione tra le aree a monte e a valle di tali sezioni trasversali 18, 19.

Nella zona di miscelazione 13, indicata nelle figg. 1a, 1b con il tratteggio, il gas G e l?aria A si miscelano, secondo il suddetto coefficiente lambda ?, prima di essere inviati al bruciatore 50.

All? interno di detto primo condotto 1 1 ? disposto detto dispositivo di ventilazione 14 per l?alimentazione dell?aria A. Ad esempio, nella fig. 1a ? illustrato un dispositivo di ventilazione 14a disposto a valle della zona di miscelazione 13, mentre nella fig. 1b il dispositivo di ventilazione 14b ? disposto a monte della zona di miscelazione 13. Nel presente testo, i dispositivi di ventilazione 14a e 14b potranno essere indicati genericamente con il riferimento 14.

Il dispositivo di erogazione 10 pu? comprendere un dispositivo valvolare 15, comprendente i suddetti mezzi di regolazione 16 e mezzi di sicurezza 17.

I mezzi di sicurezza 17 possono essere atti a compiere un?intercettazione di sicurezza e possono essere una o pi? elettrovalvole di sicurezza, selettivamente comandabili per consentire o impedire il flusso di gas G nel secondo condotto 12. In particolare, quando i mezzi di sicurezza 17 in una condizione di chiusura, nel primo canale 12 non scorre gas G.

I mezzi di regolazione 16 possono essere configurati per regolare il flusso del gas G che fluisce nel condotto 12.

Ad esempio, i mezzi di regolazione 16 possono comprendere almeno uno tra un modulatore di portata o un modulatore di pressione.

I mezzi di regolazione 16 possono comprendere un otturatore 16a, una valvola, o simili e un organo di attuazione 16b. L?otturatore 16a pu? essere configurato per aprire o chiudere selettivamente un?apertura nel secondo condotto 12. L?organo di attuazione 16b pu? essere un motore passopasso, un elettromagnete configurato per movimentare detto otturatore 16a in avvicinamento e allontanamento da detta apertura o simili.

Mediante i mezzi di regolazione 16 ? possibile modificare il flusso del gas G nel condotto 12 e quindi modificare il valore del coefficiente lambda ? durante il funzionamento del bruciatore 50.

In particolare, ? possibile ottenere, nella fase di accensione del bruciatore 50, un coefficiente lambda ?1 compreso nel suddetto primo intervallo I1 di valori e, nella fase a regime, un coefficiente lambda ?2 compreso nel suddetto secondo intervallo 12.

Il dispositivo 10 comprende un primo sensore 23 di flusso per misurare la portata d?aria A, disposto in corrispondenza del primo condotto 11, e almeno due secondi sensori 24a, 24b di flusso per misurare un rapporto di pressione aria/gas e calcolare una portata del gas G lungo il secondo condotto 12.

Il primo sensore 23 pu? essere un sensore di flusso di tipo differenziale o, preferibilmente, di tipo termomassico.

In particolare, il primo sensore 23 pu? essere posto tra due punti di misura, o terminali, 25, 26. I due terminali 25, 26 possono essere disposti in corrispondenza del primo condotto 11 rispettivamente prima e dopo la sezione trasversale 18.

L?aria pu? entrare dal terminale 25 ed uscire dal terminale 26. Se ? di tipo differenziale, il primo sensore 23 pu? leggere le differenze di pressione tra i terminali 25 e 26. Se ? di tipo termomassico, il primo sensore 23 pu? rilevare un flusso che poi pu? essere convertito in un differenziale di pressione S1=P2-P1 tra i punti P1 e P2 del condotto 11. Secondo forme di realizzazione, gli almeno due secondi sensori 24a, 24b possono essere sensori di flusso di tipo termomassico. Gli almeno due secondi sensori 24a, 24b possono rilevare un flusso d?aria dal condotto 11 al condotto 12 che poi viene convertito in un differenziale di pressione necessario per calcolare qual ? il flusso di gas nel condotto 12.

In particolare, il flusso d?aria deve sempre essere direzionato dal condotto 11 al condotto 12, per evitare che il gas G entri nei secondi sensori 24a, 24b danneggiandolo o addirittura fuoriesca nel condotto 11 causando potenzialmente un ritorno di fiamma.

Nel caso in cui sia noto il gas G impiegato, i secondi sensori 24a, 24b possono misurare anche la massa del gas.

In maniera similare al primo sensore 23, i secondi sensori 24a, 24b possono comprendere rispettivi due coppie di punti di misura, o terminali, 27a, 27b e 28a, 28b. Le coppie di terminali 27a, 27b e 28a, 28b possono essere disposte rispettivamente in corrispondenza del primo e secondo condotto 11, 12 e permettere il suddetto flusso d?aria dal condotto 11 al condotto 12.

Il dispositivo 10 comprende inoltre un sensore di velocit? 29 per misurare la velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione 14.

Il sensore di velocit? 29 pu? essere idoneo a rilevare il livello di azionamento del dispositivo di ventilazione 14, ovvero il suo funzionamento reale. Ad esempio, il sensore di velocit? 29 pu? essere idoneo a rilevare il numero di giri di un ventilatore del dispositivo di ventilazione 14.

A titolo di esempio, il sensore di velocit? 29 pu? essere un sensore ad effetto Hall, un encoder o simili.

Il dispositivo 10 comprende un?unit? di controllo 30 configurata per regolare il funzionamento del dispositivo 10.

In particolare, l?unit? di controllo 30 ? configurata per comandare una procedura di ricalibrazione 1000 automatica dei suddetti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b.

? inoltre configurata per ricevere dati almeno da detti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b ed elaborarli per regolare in modo opportuno almeno detti mezzi di regolazione 16 per mantenere detto coefficiente lambda ? all?interno di intervalli I1, I2 di valori predefiniti.

L?unit? di controllo 30 pu? essere configurata per comandare detta procedura di ricalibrazione dei sensori 23, 24a, 24b automaticamente in una fase di preparazione all?accensione di una fiamma F nel bruciatore 50. L?unit? di controllo 30 pu? essere configurata per comandare una verifica della coerenza dei secondi sensori 24a, 24b e, nel caso la differenza tra i valori rilevati dai detti sensori 24a, 24b sia maggiore di una predeterminata differenza percentuale D2, per comandare il dispositivo valvolare 15 per chiudere il passaggio del gas G. Pu? quindi attivare una procedura di ricalibrazione 1000 di detti sensori.

L?unit? di controllo 30 pu? essere configurata per comandare la suddetta verifica della coerenza di detti sensori 23, 24a, 24b in una fase di accensione della fiamma F e/o, periodicamente o in continuo, in una fase di funzionamento del bruciatore 50.

L?unit? di controllo 30 pu? essere configurata inoltre per elaborare dati rilevati da detto primo sensore 23 e detto sensore di velocit? 29 per mantenere un parametro K, dato dal rapporto tra la portata d?aria A e la velocit? di rotazione, sostanzialmente costante in un intorno di un suo determinato valore iniziale K0, controllando in modo opportuno detto dispositivo di ventilazione 14.

Cos? facendo, si ottiene quantomeno il vantaggio di poter rilevare possibili anomalie del sistema pneumatico dell?apparato di combustione, non compatibili con il corretto funzionamento dell?apparato di combustione, quali parziali occlusioni sul camino o sulle vie di scarico dei fumi della combustione o la presenza di vento che generi un flusso d?aria non controllato dal dispositivo di ventilazione 14, che potrebbero rendere insicura l?accensione dell?apparato di combustione.

L?unit? di controllo 30 pu? comprendere dispositivi di memorizzazione ed elaborazione atti a memorizzare ed eseguire algoritmi di controllo, in particolare un software o il firmware per la gestione del coefficiente lambda ?.

L?unit? di controllo 30 pu? essere collegata al dispositivo di ventilazione 14 per regolare la portata dell?aria A.

L?unit? di controllo 30 pu? essere inoltre collegata ai mezzi di regolazione 16, per regolare il flusso del gas G.

L?unit? di controllo 30 pu? anche essere configurata per ricevere dati da un sensore 51 di presenza di fiamma F, ad esempio un sensore ottico, una termocoppia, un sensore UV (nell?ultravioletto) o simili. Il sensore 51 pu? essere posizionato in corrispondenza della camera 52 di combustione del bruciatore 50, ad esempio all?estemo di una finestra ottica nel caso di un sensore ottico, o all?interno della camera 52 nel caso di una termocoppia.

Il funzionamento del dispositivo 10 di erogazione fin qui descritto, che corrisponde al procedimento 100 d?uso secondo il presente trovato, comprende l?alimentazione di aria A in un primo condotto 11 e l?alimentazione di un gas G in un secondo condotto 12 che si unisce a detto primo condotto 11 in una zona di miscelazione 13, nella quale il gas G e l?aria A si miscelano secondo un predefinito coefficiente lambda ? prima di essere inviati ad un bruciatore 50, mediante rispettivamente un dispositivo di ventilazione 14 e mezzi di regolazione 16.

Il procedimento 100 prevede di misurare la portata d?aria A lungo il primo condotto 11, mediante un primo sensore 23.

Il procedimento 100 prevede di misurare un rapporto di pressione aria/gas tra il primo condotto 11 e il secondo condotto 12, mediante almeno due secondi sensori 24a, 24b.

Il procedimento 100 prevede una procedura di ricalibrazione 1000 automatica del primo e dei secondi sensori 23, 24a, 24b. Prevede inoltre di rilevare dati mediante i suddetti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b e di elaborarli per controllare il dispositivo di ventilazione 14 ed i mezzi di regolazione 16 almeno per mantenere il coefficiente lambda ? all?interno di intervalli I1, I2 di valori predefiniti.

In particolare, la procedura di ricalibrazione 1000 pu? prevedere di effettuare, mantenendo chiuso un dispositivo valvolare 15 per arrestare il flusso di gas G, una misura della portata d?aria A, sostanzialmente contemporaneamente, con tutti i suddetti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b. In particolare, la calibrazione avviene attraverso la misura del flusso d?aria che attraversa i suddetti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b.

In particolare e come rappresentato in fig. 2, la ricalibrazione 1000 prevede di verificare se almeno uno tra il primo e gli almeno due secondi sensori 23, 24a, 24b restituisce una misura che differisca pi? di una differenza percentuale predefinita D1 rispetto agli altri due.

La suddetta differenza percentuale predefinita D1 ? compresa tra il 2% ed il 10%, preferibilmente il 5%.

La differenza percentuale tra le misure effettuate tra due dei sensori 23, 24a, 24b pu? essere calcolata rapportando il valore assoluto della differenza tra le misure ed una delle rispettive misure, ad esempio quella con valore pi? elevato o il valore pi? basso, o il valore medio tra le misure. Nel caso A le differenze percentuali calcolate siano inferiori alla suddetta differenza percentuale predefinita D1, il procedimento prevede di uscire dalla procedura di ricalibrazione e riprendere, eventualmente dopo ulteriori fasi non indicate nelle figure, la successiva fase del procedimento 100.

Nel caso B almeno due differenze percentuali calcolate siano superiori alla suddetta differenza percentuale predefinita D1, il procedimento prevede di attivare una modalit? di blocco di sicurezza 1010.

Nel caso C una sola tra le differenze percentuali calcolate sia superiore alla suddetta differenza percentuale predefinita D1, il procedimento prevede di continuare con la procedura di ricalibrazione 1000.

Il procedimento 100 pu? prevedere di verificare se la procedura di ricalibrazione 1000 automatica ? stata precedentemente eseguita. In caso affermativo, il procedimento 100 prevede di attivare una modalit? di blocco di sicurezza 1010.

In caso negativo, la velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione 14 pu? essere impostata 1003 ad un primo valore, ad esempio ad un valore medio tra il valore massimo e minimo previsti.

Il procedimento 100 pu? prevedere di effettuare, sostanzialmente contemporaneamente, ulteriori misure mediante tutti i suddetti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b.

Il procedimento 100 pu? prevedere di ricalibrare quello tra i sensori 23, 24a, 24b che fornisce una differenza percentuale calcolata maggiore di detta differenza percentuale predefinita D1 rispetto agli altri due, cambiandone il fattore di scala in modo tale che restituisca un valore intermedio tra gli altri due, preferibilmente il valore medio tra gli altri due. La velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione 14 pu? essere impostata ad un secondo valore, ad esempio al suo valore minimo previsto. Il procedimento 100 pu? prevedere di effettuare ulteriori misure con tutti i sensori 23, 24a, 24b e verificare 1004 che non differiscano tra loro di pi? della suddetta differenza percentuale predefinita D 1.

La velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione 14 pu? essere impostata ad un terzo valore, ad esempio al suo valore massimo previsto. Il procedimento 100 pu? prevedere di effettuare ulteriori misure con tutti i sensori 23, 24a, 24b e verificare nuovamente 1005 che non differiscano tra loro di pi? della differenza percentuale predefinita D1 .

Nel caso una qualsiasi delle verifiche 1004 o 1005 dia esito negativo, indicando che le misure differiscono tra loro di pi? della suddetta differenza percentuale predefinita D1, il procedimento prevede di attivare una modalit? di blocco di sicurezza 1010.

Altrimenti la procedura di ricalibrazione 1000 viene completata con esito positivo e il procedimento 100 prevede di passare alla fase successiva.

Il procedimento 100 pu? prevedere inoltre di misurare la velocit? di rotazione di un dispositivo di ventilazione 14. 1 dati della portata d?aria A e della velocit? di rotazione possono essere elaborati per mantenere un parametro K dato dal rapporto tra la portata d?aria A e la velocit? di rotazione nell? intorno di un suo determinato valore iniziale K0.

In particolare e come rappresentato in fig. 3, il procedimento 100 pu? prevedere una fase iniziale di rilevazione 101 di una richiesta di accensione dell?apparato di combustione da parte di un utente.

Secondo una forma di realizzazione non rappresentata, il procedimento 100 pu? prevedere di comandare una procedura di ricalibrazione 1000 automatica dei suddetti primo e secondi sensori 23, 24a, 24b alla rilevazione 101 di una richiesta di accensione.

Il procedimento 100 pu? quindi prevedere le seguenti fasi:

- preparazione 200 all?accensione della fiamma F;

- accensione;

- attivazione del normale funzionamento 600.

Nella fase di preparazione 200 all?accensione della fiamma F (fig. 4), il procedimento 100 pu? prevedere di ricevere 201, come dato di ingresso, un valore di quantit? di calore QC richiesta indicativa della temperatura desiderata dall?utente.

Il procedimento 100 pu? quindi prevedere di determinare, ad esempio sulla base di tabelle memorizzate e predefinite, una portata d?aria A necessaria per l?ottenimento della quantit? di calore QC richiesta e la regolazione della velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione 14 per fornire tale portata d?aria A determinata.

In tale fase si prevede di mantenere chiuso il dispositivo valvolare 15 per impedire l?afflusso di gas G lungo il secondo condotto 12.

La regolazione della velocit? di rotazione pu? prevedere:

- l?accensione 202 del dispositivo di ventilazione 14; e

- il calcolo e la regolazione della portata di aria A necessaria per l?accensione.

Per il calcolo della portata di aria A il procedimento 100 pu? prevedere di:

- rilevare 203 una differenza tra la portata di aria A necessaria e la portata di aria reale - quest?ultima essendo nulla all?istante iniziale e poi superiore a zero a partire dagli istanti immediatamente successivi;

- regolare 204 la portata d?aria A e misurarla, mediante una misura indiretta in base al segnale rilevato dal primo sensore 23.

La misura della portata d?aria A pu? essere determinata in funzione di una differenza di pressione S1=P2-P1 tra i punti P1 e P2 del condotto 11 di alimentazione di aria A (figg. 1a, 1b). Il primo sensore 23 misura tale differenza S1 e la trasduce in un equivalente valore di portata d?aria A. Il procedimento 100 pu? prevedere di eseguire la suddetta ricalibrazione 1000 automatica del primo e secondi sensori 23, 24a, 24b, per verificare il loro corretto funzionamento, in particolare il corretto funzionamento del primo sensore 23.

La corretta accensione del dispositivo 10 dipende dall? appropriata portata d?aria A oltre che dalla rispettiva portata di gas G. Vantaggiosamente, i sensori 23, 24a e/o 24b garantiscono di raggiungere tale portata d?aria A con sicurezza, essendo il dispositivo 10 idoneo a rilevare il malfunzionamento dei sensori 23, 24a e/o 24b ed impedire il proseguimento dell?accensione dell?apparato di combustione.

Nel caso si verifichino scostamenti del valore di portata d?aria A necessaria rispetto alla portata d?aria A misurata, il procedimento 100 pu? prevedere di ritentare la procedura di accensione in un successivo momento o prevedere un numero finito di tentativi di preparazione all?accensione.

Il procedimento 100 pu? quindi prevedere di verificare 205 che la portata d?aria A misurata corrisponda alla portata d?aria A necessaria. In particolare, la portata d?aria A necessaria ? un valore memorizzato, ad esempio un valore tabellare, necessario per l?accensione mentre portata d?aria A misurata viene fornita dal sensore 23.

Nel caso in cui la portata d?aria A misurata non corrisponda alla portata d?aria A necessaria, il procedimento 100 prevede di verificare 210 se ? gi? trascorso un tempo Ttimeout prestabilito per la fase di preparazione all?accensione 200.

Nel caso in cui il tempo Ttimeout non sia esaurito, il calcolo della portata di aria A pu? essere ripetuto. Nel caso sia esaurito, il procedimento 100 pu? prevedere di spegnere 220 il dispositivo di ventilazione 14 e tornare alla ricezione 201 di un valore di quantit? di calore QC richiesta.

Secondo una forma di realizzazione non rappresentata nelle figure, il procedimento 100 pu? prevedere di ripetere la verifica del tempo Ttimeout al massimo un numero prefissato di volte, terminate le quali l?apparato di combustione pu? andare in blocco.

Nel caso la portata d?aria A misurata corrisponda a quella necessaria, il procedimento 100 prevede di procedere con la fase di accensione.

Secondo forme di realizzazione, la fase di accensione pu? prevedere: - una sotto-fase 300 di attivazione di uno scintillatore sopra il bruciatore 50 e apertura del dispositivo valvolare 15;

- una sotto-fase 400 di regolazione di una portata di gas idonea all?accensione;

- una sotto-fase 500 di rilevamento della fiamma F.

Nella sotto-fase di regolazione 400, la portata di gas idonea all?accensione pu? essere definita in funzione di un primo valore ?? del coefficiente lambda.

In generale, la portata di gas, indicata nelle seguenti formule da Qg, pu? essere determinata dalla formula:

Qg = Kg*sqrt(P- P2) (1)

Quando il dispositivo valvolare 15 ? aperto permettendo il flusso di gas G, ? possibile conoscere il valore della differenza P-P2 di pressione tra i punti P e P2 come differenza tra il valore S 1 rilevato dal primo sensore 23 e un valore S2 rilevato dal secondo sensore 24a e/o 24b, secondo la formula:

P-P2=S 1 -S2=(P 1 -P2)-(P 1 -P)= (2)

dove il valore S2=P1-P ? la differenza di pressione tra i punti P1 e P. Secondo forme di realizzazione, entrambi i sensori 24a, 24b possono rilevare la differenza P1-P, in modo ridondante.

La portata di gas ? inoltre legata al coefficiente lambda ? in base alla formula:

Qg = Qair/(?*R) (3)

dove Qair ? la portata d?aria A ed R ? il rapporto stechiometrico relativo al gas utilizzato per la combustione.

Dalle formule (1), (2), (3), si pu? quindi ricavare la seguente relazione: S 1 - S2 = (Qair/( ?*R))^2 / Kg^2 (4)

dove Kg ? una costante dipendente dalle dimensioni e dalla forma dell?area di passaggio della sezione trasversale 19.

La sotto-fase di regolazione 400 pu? quindi prevedere di comandare i mezzi di regolazione 16 in modo tale che la relazione (4) sia soddisfatta in relazione al rispettivo valore ?1 impostato per il coefficiente lambda. In particolare e come rappresentato in fig. 5, la sotto-fase di regolazione 400 pu? prevedere di leggere 401, come dato di ingresso, un valore del coefficiente lambda ?1 predefinito. Il valore del coefficiente lambda ?1 pu?, ad esempio, essere letto da un?unit? di controllo 30, dove pu? essere stato memorizzato in fase di costruzione, installazione, revisione dell?apparato di combustione o simili.

La sotto-fase di regolazione 400 pu? inoltre comprendere:

- misurare 402 la portata dell?aria A e calcolare la portata di gas G desiderata in base alla relazione (4) sopra riportata;

- calcolare 403 la differenza tra la portata di gas desiderata e la portata di gas reale - quest?ultima essendo nulla all?istante iniziale e poi superiore a zero a partire dagli istanti immediatamente successivi;

- regolare 404 il flusso di gas G tramite i mezzi di regolazione 16 nel secondo condotto 12 e misurare la portata del gas indirettamente calcolandola in base al segnale S2 rilevato da almeno uno dei secondi sensori 24a, 24b.

In particolare, nelle fasi diverse dalla fase di calibrazione 1000 il procedimento pu? prevedere di rilevare segnali S2 solo con uno dei secondi sensori 24a, 24b o con entrambi i secondi sensori 24a, 24b.

In una forma di realizzazione preferita in cui la misura viene eseguita con entrambi i secondi sensori 24a, 24b, il procedimento pu? prevedere di verificare 405 se la differenza percentuale tra i dati rilevati dai secondi sensori 24a, 24b ? inferiore ad una differenza percentuale predeterminata D2. Vantaggiosamente, in questo caso, ? possibile verificare il corretto funzionamento dei secondi sensori 24a, 24b.

In particolare, la suddetta differenza percentuale predeterminata D2 pu? essere compresa tra il 2% ed il 10%, preferibilmente 5%.

In caso negativo, il procedimento pu? prevedere 410 di chiudere il dispositivo valvolare 15 per arrestare il flusso di gas G ed eventualmente di spegnere il dispositivo di ventilazione 14. Pu? quindi prevedere di eseguire una ricalibrazione 1000 del primo e dei secondi sensori 23, 24a, 24b, per verificare il loro corretto funzionamento, in particolare il corretto funzionamento dei secondi sensori 24a, 24b.

Nel caso la differenza percentuale D2 sia inferiore ad una soglia predefinita, il procedimento 100 pu? prevedere di verificare 406 che la portata del gas G corrisponda a quella desiderata secondo la formula (1). Nel caso corrisponda, il procedimento 100 pu? prevedere di attendere 407 l?esaurimento di un tempo Tsafe prestabilito per la fase di regolazione 400 e di passare alla sotto-fase di rilevamento 500 della fiamma F.

Nel caso la portata di gas G misurata non corrisponda alla portata di gas G desiderata ed il tempo Tsafe 420 non sia esaurito, pu? essere ripreso il ciclo dalla sotto-fase 403, verificando nuovamente una differenza tra la portata di gas G misurata e desiderata, fino all? esaurimento del tempo Tsafe, e quindi di passare alla sotto-fase di rilevamento 500 della fiamma F, mediante un sensore 51.

Se la fiamma F non viene correttamente rilevata, il procedimento 100 pu? prevedere di chiudere 5 10 il dispositivo valvolare 15 per arrestare il flusso di gas G, di spegnere 520 il dispositivo di ventilazione 14 e tornare alla rilevazione 101 di una richiesta di accensione.

Se la fiamma F viene correttamente rilevata, il procedimento 100 pu? prevedere di attivare il normale funzionamento 600.

Il passaggio al normale funzionamento 600 (fig. 6) pu? prevedere di misurare 601, tramite il sensore 23, un valore iniziale di portata QairO dell?aria A e un valore iniziale di velocit? RPM0 di rotazione del dispositivo di ventilazione 14 e calcolare il parametro K0 iniziale dato dal rapporto:

K0= Qair0/RPM0 (5)

Il parametro K0 pu? essere memorizzato nell?unit? di controllo 30. Nella fase di normale funzionamento 600 pu? essere rilevato 602, come dato di ingresso, un secondo valore ?2 del coefficiente lambda predefmito, memorizzato, ad esempio, nell?unit? di controllo 30,

Il normale funzionamento 600 pu? prevedere di calcolare 603 la portata del gas G, in base alla relazione (4) precedentemente riportata, in cui il coefficiente lambda assume il valore ?2.

Per il calcolo 603 pu? essere impostato un valore della velocit? di rotazione per ottenere un valore della portata dell?aria A necessaria in base al valore di quantit? di calore QC richiesta.

Il normale funzionamento 600 pu? quindi prevedere 604 di calcolare la differenza tra la portata di gas G calcolata come necessaria e la portata di gas reale, di regolare il flusso di gas G da fornire tramite i mezzi di regolazione 16 e misurare la portata di gas G reale, tramite uno o entrambi i secondi sensori 24a, 24b ed il valore reale della velocit? di rotazione RPM del dispositivo di ventilazione 14, tramite il sensore di velocit? 29. Nel caso la misura venga eseguita con entrambi i secondi sensori 24a, 24b, il procedimento pu? prevedere di verificare 605 se la differenza percentuale D2 tra i dati rilevati dai secondi sensori 24a, 24b ? inferiore ad una differenza percentuale predeterminata D2.

In caso negativo, il procedimento pu? prevedere 610 di chiudere il dispositivo valvolare 15 per arrestare il flusso di gas G ed eventualmente di spegnere il dispositivo di ventilazione 14. Pu? quindi prevedere di eseguire una ricalibrazione 1000 del primo e secondi sensori 23, 24a, 24b, per verificare il loro corretto funzionamento, in particolare il corretto funzionamento dei secondi sensori 24a, 24b.

Nel caso la differenza percentuale sia inferiore alla differenza percentuale D2, il procedimento 100 pu? prevedere di verificare 606 che il parametro K di regime dato dalla seguente formula:

K= Ql/RPM (6)

si discosti dal parametro K0 per una quantit? inferiore ad un limite prestabilito L. Nella formula (6) il valore Q1 ? il valore della portata d?aria misurata.

Nel caso in cui |K0-K|<L, pu? essere prevista la verifica 607 che la richiesta di calore sia stata soddisfatta.

In caso negativo, ? possibile tornare alla sotto-fase 603 per calcolare nuovamente la portata del gas G, in base alla relazione (4).

Secondo un?ulteriore forma di realizzazione non rappresentata nelle figure, in caso negativo, ? possibile tornare alla sotto-fase 605 per regolare nuovamente la portata del gas G.

In caso affermativo, pu? essere avviata una procedura di spegnimento 608 che prevede di chiudere il dispositivo valvolare 15 per arrestare il flusso di gas G ed eventualmente di effettuare la pulizia della camera di combustione 52, ad esempio lasciando funzionare il dispositivo di ventilazione 14 ad una determinata velocit? che di preferenza ? circa la met? della velocit? massima.

Nel caso in cui K0-K>L, l?attivazione del normale funzionamento pu? prevedere di avviare direttamente la procedura di spegnimento 608.

L?apparato di combustione si pu? quindi spegnere per malfunzionamento, ad esempio cappa intasata, oppure per calore soddisfatto. Il procedimento 100 pu? quindi prevedere di ritornare alla fase iniziale di fase iniziale di rilevazione 101 di una richiesta di accensione dell?apparato di combustione.

Nel caso in cui lo spegnimento sia avvenuto per malfunzionamento, l?apparato di combustione non riuscir? a ripartire in quanto la verifica 205 che la portata d?aria A misurata corrisponda alla portata d?aria A necessaria non potr? essere soddisfatta.

Secondo una forma di realizzazione non rappresentata nelle figure, il normale funzionamento 600 pu? prevedere di variare la velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione 14, e quindi il flusso d?aria A, e il coefficiente lambda ?2, a seconda delle richieste di potenza dell?apparato di combustione. Infatti, il coefficiente ?2 pu? assumere valori differenti a seconda delle preferenze sul punto di lavoro dello specifico apparato di combustione.

? chiaro che al dispositivo di erogazione 10 e al procedimento 100 fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

? anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, un esperto del ramo potr? realizzare altre forme equivalenti di dispositivo di erogazione 10 di una miscela gassosa combustibile M e relativo procedimento 100 d?uso, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell?ambito di protezione da esse definito.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitarne la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi dell?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Dispositivo (10) di erogazione di una miscela (M) gassosa combustibile comprendente un primo e un secondo condotto (11, 12) rispettivamente di alimentazione d?aria (A) e di un combustibile gassoso (G) che si uniscono in una zona di miscelazione (13), miscelando detti combustibile gassoso (G) ed aria (A) secondo un predefinito coefficiente lambda (?) prima di essere inviati ad un bruciatore (50), un dispositivo di ventilazione (14) per alimentare laria (A) e il combustibile gassoso (G) e mezzi di regolazione (16) della portata di combustibile gassoso (G), caratterizzato dal fatto che comprende un primo sensore (23) per misurare la portata d?aria (A), almeno due secondi sensori (24a, 24b) per misurare un rapporto di pressione aria/combustibile e un?unit? di controllo (30) configurata per comandare una procedura di ricalibrazione automatica di detti sensori (23, 24a, 24b), detti primo e secondi sensori (23, 24a, 24b) essendo configurati per fornire dati all?unit? di controllo (30) almeno per mantenere detto coefficiente lambda (?) all?interno di intervalli (Il , 12) predefiniti mediante il controllo di detto dispositivo di ventilazione (14) e detti mezzi di regolazione (16).

2. Dispositivo (10) come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo sensore (23) ? un sensore di flusso scelto tra un sensore di pressione differenziale e un sensore termomassico, posto tra due terminali (25, 26) disposti in corrispondenza di detto primo condotto (11) rispettivamente prima e dopo una sua sezione trasversale (18) e che detti almeno due secondi sensori (24a, 24b) sono sensori di flusso di tipo termomassico comprendenti ciascuno due terminali (27 a, 27b, 28a, 28b) disposti rispettivamente in corrispondenza del primo e secondo condotto (11, 12).

3. Dispositivo (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un sensore di velocit? (29) per misurare la velocit? di rotazione di detto dispositivo di ventilazione (14) e detta unit? di controllo (30) ? configurata per elaborare i dati fomiti almeno da detto primo sensore (23) e detto sensore di velocit? (29) per mantenere un parametro (K) dato dal rapporto tra detta portata d?aria (A) e detta velocit? di rotazione nell? intorno di un determinato valore iniziale (K0).

4. Dispositivo (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sensore di velocit? (29) ? un sensore ad effetto Hall collegato a detto dispositivo di ventilazione (14).

5. Procedimento d?uso di un dispositivo (10) di erogazione di una miscela (M) gassosa combustibile comprendente l?alimentazione di aria (A) in un primo condotto (11) e l?alimentazione di un combustibile gassoso (G) in un secondo condotto (12) che si unisce a detto primo condotto (11) in una zona di miscelazione (13), atta a miscelare il combustibile gassoso (G) e l?aria (A) secondo un predefinito coefficiente lambda (?) prima di essere inviati ad un bruciatore (50), mediante rispettivamente un dispositivo di ventilazione (14) e mezzi di regolazione (16), caratterizzato dal fatto che prevede di misurare almeno la portata d?aria (A) lungo detto primo condotto (11) mediante un primo sensore (23) e il rapporto di pressione aria/combustibile tra detto primo e secondo condotto (11, 12) mediante almeno due secondi sensori (24a, 24b), il procedimento prevedendo una procedura di ricalibrazione automatica di detti sensori (23, 24a, 24b) e di rilevare dati mediante detto primo e secondi sensori (23, 24a, 24b) e di elaborarli per controllare detto dispositivo di ventilazione (14) e mezzi di regolazione (16) almeno per mantenere detto coefficiente lambda (?) all?interno di intervalli (I1, I2) predefmiti.

6. Procedimento come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta procedura di ricalibrazione prevede di mantenere chiuso un dispositivo valvolare (15) per arrestare il flusso di gas (G) e di:

- misurare la portata d?aria (A), sostanzialmente contemporaneamente, con tutti i detti primo e secondi sensori (23, 24a, 24b), verificando se almeno uno tra detti primo e almeno due secondi sensori (23, 24a, 24b) restituisce una misura che differisca, come differenza percentuale, pi? di una differenza percentuale predefinita (DI) rispetto alle altre due;

- nel caso una sola tra le differenze percentuali calcolate sia superiore a detta differenza percentuale predefinita (DI), di impostare la velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione ( 14) ad un primo valore e ripetere, sostanzialmente contemporaneamente, le misure mediante tutti i detti primo e secondi sensori (23, 24a, 24b);

- ricalibrare quello tra detti sensori (23, 24a, 24b) che fornisce detta differenza percentuale calcolata maggiore di detta differenza percentuale predefinita (D1) rispetto agli altri due sensori (23, 24a, 24b), cambiandone il fattore di scala in modo tale che restituisca un valore intermedio tra gli altri due;

- impostare la velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione (14) ad un secondo valore e verificare che le misure di tutti detti sensori (23, 24a, 24b) non differiscano tra loro di pi? della detta differenza percentuale predefmita (DI);

- eventualmente, impostare la velocit? di rotazione del dispositivo di ventilazione (14) ad un terzo valore e verificare che le misure di tutti i sensori (23, 24a, 24b) non differiscano tra loro di pi? della detta differenza percentuale predefinita (D 1 );

- nel caso una qualsiasi delle verifiche indichi che almeno una di dette misure, come differenza percentuale, differisca dalle altre misure di pi? della suddetta differenza percentuale predefinita (DI), il procedimento prevede di attivare una modalit? di blocco di sicurezza, altrimenti di concludere la procedura di ricalibrazione con esito positivo.

7. Procedimento come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che prevede che detta differenza percentuale predefinita (DI) sia compresa tra il 4% ed il 6%, preferibilmente il 5%.

8. Procedimento come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che prevede di attivare detta procedura di ricalibrazione di detti sensori (23, 24a, 24b) automaticamente in una fase di preparazione all?accensione di una fiamma (F) in detto bruciatore (50).

9. Procedimento come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che prevede una verifica della coerenza di dati rilevati da detti secondi sensori (24a, 24b) verificando se la differenza tra i valori rilevati da detti secondi sensori (24a, 24b) ? inferiore di una predeterminata differenza percentuale (D2) ed, in caso negativo, di comandare detto dispositivo valvolare (15) per chiudere il passaggio di detto combustibile gassoso (G) e attivare una procedura di ricalibrazione di detti sensori (23, 24a, 24b).

10. Procedimento come nella rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che prevede di eseguire detta verifica della coerenza ed eventualmente detta ricalibrazione di detti sensori (23, 24a, 24b) in una fase di accensione di detta fiamma (F) e/o, periodicamente o in continuo, in una fase di funzionamento di detto bruciatore (50).