ITDP20070026A1

ITDP20070026A1 - PELLET-POWERED STOVE FOR HEATING THE HOME ENVIRONMENTS THROUGH THE HEATED AIR AS A THERMODYNAMIC ELEMENT

Info

Publication number: ITDP20070026A1
Application number: IT000026A
Authority: IT
Inventors: Cecilia Filippo Antonio Di
Original assignee: Cecilia Filippo Antonio Di
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-13

Description

TITOLO TITLE

STUFA ALIMENTATA A PELLET PER IL RISCALDAMENTO DEGLI AMBIENTI DOMESTICI TRAMITE L’ARIA RISCALDATA QUALE ELEMENTO TERMODINAMICO, PELLET-POWERED STOVE FOR HEATING DOMESTIC ENVIRONMENTS THROUGH HEATED AIR AS A THERMODYNAMIC ELEMENT,

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

Oggetto della presente invenzione industriale è un generatore di calore compatto per ambienti domestici avente uno scambiatore di calore aria/aria con turbolatore a sezione rettangolare che utilizza come combustibile il pellet ed immette aria calda direttamente nell’ambiente. The subject of the present industrial invention is a compact heat generator for domestic environments having an air / air heat exchanger with a rectangular section turbulator that uses pellets as fuel and introduces hot air directly into the environment.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Le stufe a pellet allo stato attuale si vanno diffondendo sempre più ed in particolare vengono chiesti alcuni requisiti fondamentali quali: Pellet stoves at present are spreading more and more and in particular some fundamental requirements are asked such as:

• alto rendimento, • High performance,

• basso inquinamento, • low pollution,

combustibile da riciclo (quale pellet), recycled fuel (such as pellets),

• controllo totale della sicurezza e del funzionamento, • total control of safety and operation,

• modulazione della potenza, • power modulation,

• accensione a gestione automatica e temporizzata, • ignition with automatic and timed management,

• facile istallazione. • easy installation.

SCOPI E VANTAGGI DELL’INVENZIONE . AIMS AND ADVANTAGES OF THE INVENTION.

La stufa a pellet con scambiatore a giri di fumo e turbolatori per l’aria calda per aumentare lo scambio termico con sistema di convogliamento ed inversione del moto dei fumi per l’abbattimento delle polveri sottili, riveste particolare importanza per l’utilizzo di un combustibile ecologico, quale la legna in trucioli pressati (pellet) e per la sua perfetta combustione raggiunta per mezzo del sistema a camera in depressione ad aria aspirata (questo permette il perfetto bilanciamento del quantitativo di aria necessario alla combustione, e consente l’abbattimento delle polveri sottili con il sistema ad inversione di flusso), facilitando l’installazione ed il suo utilizzo negli appartamenti di tipo condominiali e del tipo autonomo. The pellet stove with smoke revolutions exchanger and turbulators for hot air to increase the heat exchange with a system for conveying and inversion of the motion of the fumes for the abatement of fine dust, is of particular importance for the use of a fuel. ecological, such as wood in pressed shavings (pellets) and for its perfect combustion achieved by means of the vacuum chamber system with aspirated air (this allows the perfect balance of the quantity of air necessary for combustion, and allows the abatement of dust thin with the inversion flow system), facilitating installation and its use in condominium and self-contained apartments.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con la precedente è l’elemento cardine che contraddistingue questa invenzione “lo scambiatore di calore a giri di fumi con sistema a convogliamento dei fumi per l’abbattimento delle polveri sottili, che consente di variare la potenza erogata in funzione soltanto della quantità di combustibile bruciato a differenza dei tradizionali scambiatori a giri di fumo che per variare la potenzialità resa oltre ad aumentare la quantità di combustibile si deve aumentare in proporzione anche la superficie utile di scambio termico. Another purpose of the present invention in accordance with the previous one is the pivotal element that distinguishes this invention "the flue gas heat exchanger with fumes conveying system for the abatement of fine dust, which allows to vary the power delivered in a function only of the quantity of fuel burned, unlike traditional flue gas exchangers which, in order to vary the potential yield, in addition to increasing the quantity of fuel, the useful heat exchange surface must also be proportionally increased.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con la precedente è quello di aver studiato uno scambiatore a giri di fumi di ridotte dimensioni ed eli capacità di scambio termico tale da contenere notevolmente le dimensioni di ingombro di tutta la stufa. Another object of the present invention in accordance with the previous one is to have studied a small-sized flue gas exchanger with a heat exchange capacity such as to considerably reduce the overall dimensions of the entire stove.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con la precedente è quello di avere imo scambio termico tra due pareti con una nel comune verso dei filmi e l’altra nel verso opposta elevando la quantità di calore scambiato. Another purpose of the present invention in accordance with the previous one is to have a thermal exchange between two walls with one in the common towards the films and the other in the opposite direction, increasing the amount of heat exchanged.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con la precedente è quello aver ridotto le dimensioni di ingombro della stufa anche in condizioni di massima potenza, con la possibilità di utilizzare per il rivestimento, l acciaio verniciato, l’inox, la ceramica, il vetro o con qualsiasi altro tipo di materiale compatibile con l’ambiente in cui viene istallata; rendendo il tutto gradevole e piacevole e, imponendo la stessa come un complemento d’arredo nell’ambiente in cui è installata. Another purpose of the present invention in accordance with the previous one is to have reduced the overall dimensions of the stove even in conditions of maximum power, with the possibility of using painted steel, stainless steel, ceramic, glass or with any other type of material compatible with the environment in which it is installed; making everything pleasant and pleasant and, imposing it as a piece of furniture in the environment in which it is installed.

RIASSUNTO: SUMMARY:

L’invenzione industriale di cui si chiede il brevetto è una STUFA PER IL RISCALDAMENTO DEGLI AMBIENTI DOMESTICI TRAMITE L’ARIA QUALE ELEMENTO TERMODINAMICO, dove il combustibile utilizzato è il pellet (legno tritato e pressato). The industrial invention for which the patent is requested is a STOVE FOR HEATING DOMESTIC ENVIRONMENTS THROUGH AIR AS A THERMODYNAMIC ELEMENT, where the fuel used is pellets (crushed and pressed wood).

Strutturata come una analoga stufa alimentata a pellet, le cui dimensioni sono variabili a secondo della potenzialità del focolaio e dello scambiatore di calore. Concepita per il funzionamento in automatico e completa di: Structured like a similar pellet-fueled stove, whose dimensions vary according to the potential of the firebox and the heat exchanger. Designed for automatic operation and complete with:

• serbatoio di alimentazione, • supply tank,

• alimentatore del pellet a coclea con controllo anti ritorno di fiamma, • scambiatore di calore con turbolatore, • screw pellet feeder with anti-backfire control, • heat exchanger with turbulator,

• ventilatore per l’aspirazione dei fumi, • fan for the extraction of fumes,

• ventilatore per lo scambiatore di calore aria/aria • fan for the air / air heat exchanger

• braciere ad asole, • brazier with slots,

• candela di accensione, • spark plug,

• sonda di controllo fumi, • smoke control probe,

• sonda di controllo temperatura ambiente, • room temperature control probe,

• scheda elettronica di controllo • electronic control board

La stufa a pellet con scambiatore a giri di fumo e turbolatori per Taria calda, ha il corpo di scambio in lamiera piana opportunamente sagomata e saldata in ogni parte, dove nell’ intercapedini passano i filmi della combustione depurati delle polveri e con l’inversione della direzione di flusso dei fumi caldi dalla sommità sino al canale di evacuazione, richiamati dall’aspiratore; mentre l’aria da riscaldare viene spinta da basso dal ventilatore, che prende l’aria dalla griglia sottostante, la convoglia nel canale dello scambiatore aria/aria dove è inserito il turbolatore a celle rettangolari che ne aumenta lo scambio termico. Mentre un ulteriore residuo di calore viene recuperato dal convogliatore superiore che lo aspira, per depressione, attraverso il canale creatosi tra il serbatoio del pellet e lo scarico dei fumi. The pellet stove with smoke turns exchanger and turbulators for hot air has an exchange body in flat sheet metal suitably shaped and welded in every part, where the combustion films purified of dust pass through the cavities and with the inversion of the direction of flow of hot fumes from the top to the evacuation channel, recalled by the aspirator; while the air to be heated is pushed from below by the fan, which takes the air from the underlying grid, conveys it into the air / air exchanger channel where the rectangular cell turbulator is inserted, which increases its heat exchange. While a further residual heat is recovered by the upper conveyor which sucks it, by depression, through the channel created between the pellet tank and the flue gas exhaust.

Il serbatoio presente nella zona posteriore della stufa, oltre a contenere il combustibile, ha un portello di ispezione e scarico del pellet e all’ interno è situato il meccanismo di alimentazione della combustione, che in totale automatismo, preleva il pellet dal fondo del serbatoio e lo incanala nel condotto di alimentazione da dove raggiunge per caduta, il braciere; il tutto controllato dal circuito elettronico a microprocessore. The tank in the rear area of the stove, in addition to containing the fuel, has a door for inspection and discharge of the pellets and inside there is the combustion feeding mechanism, which in total automatism takes the pellets from the bottom of the tank and channels it into the supply duct from where it falls to the brazier; all controlled by the microprocessor electronic circuit.

DESCRIZIONE, DISEGNI, MODO DI REALIZZARE L’ INVENZIONE Ulteriori caratteristiche e vantaggi sono esplicitati in seguito ed illustrati dai disegni allegati dove: DESCRIPTION, DRAWINGS, METHOD OF CARRYING OUT THE INVENTION Further features and advantages are explained below and illustrated in the attached drawings where:

la FIG. N. 1 mostra la vista frontale esterna FIG. No. 1 shows the external front view

la FIG. N. 2 mostra la vista posteriore esterna FIG. No. 2 shows the external rear view

la FIG. N. 3 mostra una sezione frontale con tutti i principali componenti la FIG. N. 4 mostra una sezione laterale con tutti i principali componenti la FIG. N. 5 mostra una sezione dall’alto con tutti i principali componenti la FIG. N. 6 mostra una vista dall’alto con una parte di sezione con la vista dello scambiatore FIG. No. 3 shows a front section with all the main components of FIG. No. 4 shows a side section with all the main components of FIG. No. 5 shows a section from above with all the main components of FIG. No. 6 shows a top view with a section part with the view of the exchanger

la FIG. N. 6 mostra una vista dall’alto FIG. No. 6 shows a top view

I componenti necessari per il funzionamento, per la sicurezza e l’alimentazione all’intemo della struttura (vedi FIG. N. 4 ) sono stati concentrati in modo ridurne l’ingombro, si evidenzia: il serbatoio del pellet (26), il motore (23) con la coclea di alimentazione (21) e l’attacco di sicurezza contro il ritorno di fiamma (22), lo scambiatore di calore (13) FIG. 5 con il percorso dei fumi nei condotti (35) per l’abbattimento delle polveri sottili, il percorso dei fumi (30), e il percorso delFaria comburente(lO), con il turbolatore d’aria calda che scambia calore su due pareti lambite dai fumi di cui una in controcorrente(30); il focolaio (31) con il particolare braciere (15) dove al disotto è ricavata la camera di distribuzione (16) dell’aria comburente ed il deposito delle parti solide incombuste; lo scarico dei fumi avviene attraverso l’aspiratore (19) mentre la camera sottostante serve da ulteriore filtro per le particelle solide che attraversano tutto il percorso dei fumi fino aH’aspiratore (19); il ventilatore dellaria calda (17) diffonde il calore nell’ambiente attraverso la griglia (2). The components necessary for operation, safety and power supply inside the structure (see FIG. N. 4) have been concentrated in order to reduce its size, it is highlighted: the pellet tank (26), the motor (23) with the feed screw (21) and the backfire safety connection (22), the heat exchanger (13) FIG. 5 with the path of the fumes in the ducts (35) for the abatement of fine dust, the path of the fumes (30), and the path of the combustion air (10), with the hot air turbulator which exchanges heat on two lapped walls from the fumes, one of which in countercurrent (30); the firebox (31) with the particular brazier (15) where the combustion air distribution chamber (16) and the deposit of unburnt solid parts are located below; the fumes are discharged through the aspirator (19) while the underlying chamber serves as an additional filter for the solid particles that cross the entire path of the fumes up to the aspirator (19); the hot air fan (17) diffuses the heat into the environment through the grill (2).

Con riferimento ai disegni si è indicato con (1) il coperchio a doppio strato, con il (2) la griglia di uscita dell’aria calda, con il (3) il vetro ceramico del portello e con il (4) la maniglia di apertura del portello, mentre con il(5) il carter inferiore da dove viene aspirata l’aria da riscaldare ed immessa nell’ambiente; il (6) indica l’estremità del tubo di caduta del pellet, mentre al (24), (33) e (34) sono indicati i tatti d’ispezione e di intervento di pulizia ai passaggi dei fumi. Tutti i componenti sono di facile accesso come l interruttore generale con la presa (12), la coclea (21) situata all’ interno del serbatoio (26), che con il motoriduttore (23) alimenta il pellet pescato dal fondo del serbatoio, e lo trasporta attraverso il tubo (22) fino al braciere (15). With reference to the drawings, (1) indicates the double-layered lid, (2) the hot air outlet grille, (3) the ceramic glass of the door and (4) the door handle. opening of the hatch, while with (5) the lower casing from where the air to be heated is sucked and introduced into the environment; (6) indicates the end of the pellet dropping tube, while (24), (33) and (34) indicate the inspection and cleaning steps for the smoke passages. All the components are easy to access such as the main switch with the socket (12), the auger (21) located inside the tank (26), which with the gearmotor (23) feeds the pellets taken from the bottom of the tank, and transports it through the tube (22) to the brazier (15).

Il braciere (15) ha il fondo ad asole per consentire una omogenea diffusione dell’aria comburente. The brazier (15) has the bottom with slots to allow a homogeneous diffusion of the combustion air.

La combustione avviene con la candela accenditore (32), ed è regolata dall’aspiratore (19) il quale oltre ad aspirare i fumi della stessa ne regola la quantità d’aria comburente prelevata dall’esterno attraverso il condotto (10) e convogliata nella camera di distribuzione (16) che passa attraverso le asole del braciere (15) e alimenta la combustione. Combustion takes place with the igniter plug (32), and is regulated by the aspirator (19) which, in addition to sucking in the fumes of the same, regulates the quantity of combustion air taken from the outside through the duct (10) and conveyed into the distribution chamber (16) which passes through the slots in the brazier (15) and feeds the combustion.

I fumi generati dalla combustione passano attraverso il condotto (35), e con T inversione del flusso dei fumi depura parte degli stessi dalle polveri sottili incombuste, le quali cadono verso il basso, vanno si depositano nei vani cenerai (33) laterali al braciere (15); successivamente scendono verso il basso fino alla camera (18) sottostate l’aspiratore (19) per poi uscire attraverso il condotto (11). Tra la camera di combustione (31) ed il canale discendente dei fumi è situato lo scambiatore di calore a celle rettangolari (13) nel quale lo scambio termico avviene in controcorrente e la ampia superficie dello stesso ne aumenta la potenza termica. The fumes generated by combustion pass through the duct (35), and with the inversion of the flow of the fumes it purifies part of the same from the unburnt fine dust, which falls downwards, is deposited in the dining compartments (33) on the side of the brazier ( 15); subsequently they descend down to the chamber (18) under the aspirator (19) and then exit through the duct (11). Between the combustion chamber (31) and the descending flue gas channel is the rectangular cell heat exchanger (13) in which the heat exchange takes place in countercurrent and the large surface of the same increases the thermal power.

La gestione del funzionamento è affidata alla centralina elettronica (25) che attraverso il display ((9) vengono impartite le condizioni di lavoro, comparando la quantità di pellet con la quantità di aria comburente necessaria e la temperatura ambiente desiderata. Operation management is entrusted to the electronic control unit (25) which, via the display (9), gives the working conditions, comparing the quantity of pellets with the quantity of combustion air required and the desired ambient temperature.

L’aria calda viene spinta dal ventilatore (17) che attraverso lo scambiatore a celle quadrate(13) ed il convogliatore (29), passa attraverso la griglia (2) ed immessa nell’ambiente; mentre per evitare inerzie termiche all’interno della stufa è stato posizionato il convogliatore (28) che aspirare per depressione il calore dal canale convettivo (27) creato tra la parete dei fumi discendente ed il serbatoio del pellet (26), calore che viene immesso all’ ambiente, mentre il serbatoio del pellet viene mantenuto freddo. The hot air is pushed by the fan (17) which, through the square cell exchanger (13) and the conveyor (29), passes through the grid (2) and is released into the environment; while in order to avoid thermal inertia inside the stove, the conveyor (28) has been positioned which sucks the heat from the convective channel (27) created between the descending smoke wall and the pellet tank (26), heat that is introduced to the environment, while the pellet tank is kept cold.

Il design di fattura semplice e raffinata, è composto dai pannelli laterali (20) leggermente arrotondati; il coperchio (1) della stufa a doppio strato opportunamente forato per accedere al serbatoio del pellet (26) e protetto con il copri vaschetta (7) costruito in materiale ceramico o metallo con due fori a doppia funzione; una permettono la fuoriuscire di calore che potrebbero accumularsi nel serbatoio del pellet e dall’altro ne facilita la presa per sollevarlo; di simile funzione è la mezza luna (8) che ha la funzione di scaricare il calore prodotto dalle pareti laterali della camera di combustione attraverso i fori sagomati ed impreziosire la stufa. The simple and refined design is made up of slightly rounded side panels (20); the lid (1) of the double-layer stove suitably perforated to access the pellet tank (26) and protected with the tray cover (7) made of ceramic or metal with two double-function holes; one allows the escape of heat that could accumulate in the pellet tank and the other facilitates the grip to lift it; of similar function is the half moon (8) which has the function of discharging the heat produced by the side walls of the combustion chamber through the shaped holes and embellishing the stove.

Claims

CLAIMS 1. The hot air generator is characterized by the fact that it has a particular path of the hot fumes, where they cross the entire combustion chamber to be channeled with turbulent motion, in the connection ducts with the path (30) inverting the direction, descending along the whole structure and finally (11) expelled, with the help of the fan (19), out of the stove.

2. Hot air generator that has a particular path of hot fumes as in claim (1) and (2), characterized by the fact that the fumes tend to concentrate through the channel, also concentrating their caloric energy, which is absorbed by the walls in sheet metal (31) lapped by them giving rise to a double heat exchange effect, of which imo in countercurrent (30), to which the strength of the aspirator also contributes in part.

3. Differentiated hot air generator due to the fact that it has a particular path for the hot fumes as claimed in claims (1), (2) and (3), characterized in that the fumes once recalled by the fan (19), which provides to direct them towards the external evacuation chimney (11), they pass through the chamber (18) below the fan, which serves as an additional filter for the removal of fine dust.

4. Hot air generator as per the previous claims, characterized by the turbulator (13) present in the hot air duct (38) intended for heating the environment. This turbulator (13) consists of a series of cells arranged vertically and of rectangular geometry, where the air pushed by the centrifugal fan (17) passes inside, which sucks it in from the environment through the grid at the bottom ( 5). In the rectangular cells of the heat exchanger (13), a turbulent motion of the air is generated which increases the heat exchange along the entire path.

5. Hot air generator as per the previous claims, characterized by the double conveyor: the first (29) changes the direction of the air pushed by the centrifugal fan (17) to introduce it into the environment through the upper grill (2); the second (28), superimposed on the first but offset by a few centimeters at the rear, generates a depressive effect, due to the speed of the air of the main conveyor (29), creating a suction capable of withdrawing the heat present in the convection duct ( 27), obtained between the tank (26) and the external smoke wall (30), and releases it into the environment. The purpose is twofold: to use the residual heat released by the fumes, to create a protective air barrier to the pellet tank that prevents it from heating up.

6. Hot air generator as per the preceding claims from (1) to (6), characterized by the fuel (pellet) tank (26) located behind the stove with the upper loading door (7), inside which is the pellet feed mechanism is located and, consisting of the gearmotor (23) and the cylinder with the auger (21) which draws and transfers the pellets into the feed duct (22) from where it reaches the brazier (15) by gravity fully automatic mode.

7. Hot air generator as per previous claims from (1) to (7), characterized in that the supply duct consists of two pipes (22) inserted, one in the other coaxially, in which the free terminal passes through a hole made on the surface of the heat exchanger.

8. Hot air generator as per previous claims from (1) to (8), characterized in that the components necessary for operation are concentrated within the structure. The burner (15), the exchanger, the turbulator (13), the fuel tank (26), the screw mechanism (21) for feeding the pellets, the electronic board (25) equipped with a microprocessor which with the measurements of the various probes regulates and optimizes combustion.