ITFR20070013A1

ITFR20070013A1 - HOT AIR GENERATOR FOR GAS KITCHEN

Info

Publication number: ITFR20070013A1
Application number: IT000013A
Authority: IT
Inventors: Antonio Vitti
Original assignee: Antonio Vitti
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2007-11-13

Description

Relazione brevetto: Patent report:

Generatore di aria calda da cucina a gas" Gas cooker hot air generator "

Introduzione Introduction

Il campo di applicazione del dispositivo di cui si da relazione e' quello del riscaldamento domestico essendo il dispositivo stesso a in grado di produrre aria calda fino a 4-5 Kw sfruttando come fonte primaria di energia la combustione di gas in una comune stufa da cucina. Per la sua semplicit?' di configurazione, per l?alta potenza che pu?? produrre, per il basso costo di costruzione la macchina si propone quale: The field of application of the device referred to is that of domestic heating since the device itself is capable of producing hot air up to 4-5 Kw using the combustion of gas in a common kitchen stove as a primary source of energy. . For its simplicity configuration, for the high power that can? to produce, due to the low cost of construction, the machine is proposed as:

-Dispositivo integrativo per il sistema principale di riscaldamento dell?abitazione; -Dispositivo di emergenza in caso di indisponibilit?' per guasto del sistema principale di riscaldamento; - Supplementary device for the main heating system of the house; -Emergency device in case of unavailability due to failure of the main heating system;

-Sistema di riscaldamento principale per appartamenti fino a 50 m<2>. -Main heating system for apartments up to 50 m <2>.

Lo stato della tecnica precedente l?invenzione The state of the art prior to the invention

II trovato, per le sue caratteristiche fondamentali di essere qualche cosa di aggiuntivo ad una cucina a gas e di produrre una quantit?' di aria calda molto consistente, in grado di sostenere un appartamento, per essere ancora di configurazione e costruzione molto semplice e? assolutamente originale e pertanto non ha prodotti similari cui rapportarsi. The found, due to its fundamental characteristics, to be something additional to a gas cooker and to produce a quantity? of very consistent hot air, able to support an apartment, to still be of very simple configuration and construction and? absolutely original and therefore has no similar products to relate to.

Gli inconvenienti delle tecniche esistenti The drawbacks of existing techniques

Le stufe a gas per riscaldamento convertono l?energia chimica per lo piu? in energia elettromagnetica radiante, che si converte in calore quando incontra superfici assorbenti; ma una superficie assorbente pu?? essere la superficie di un solido di grande massa che necessita? di grandi quantit?' di calore per portarsi al suo regime, e che cede calore verso l?estemo. E' per le ragioni cui si fa cenno che due bruciatori per complessivi 4-5 Kw non danno apprezzabile riscaldamento anche in un locale di modeste dimensioni: le radiazioni sono assorbite dalle superfici delle pareti e su dette superfici sono convertite in energia termica, ma quest?ultima prende la strada preferenziale della conduzione verso l?interno delle pareti o dei solidi irradiati, e gli scambi convettivi con l?aria dell?ambiente sulla superficie di detti solidi sono troppo bassi per via delle basse temperature e perche' gli scambi per convezione naturale sono piuttosto deboli. Do gas heating stoves convert chemical energy mostly? into radiant electromagnetic energy, which converts into heat when it encounters absorbent surfaces; but an absorbent surface can? be the surface of a solid of great mass that it needs? of large quantities? ' of heat to bring itself to its regime, and which releases heat towards the outside. It is for the reasons mentioned that two burners for a total of 4-5 Kw do not give appreciable heating even in a modestly sized room: the radiations are absorbed by the surfaces of the walls and on said surfaces are converted into thermal energy, but this The latter takes the preferential route of conduction towards the inside of the walls or of the irradiated solids, and the convective exchanges with the ambient air on the surface of said solids are too low due to the low temperatures and because the exchanges by convection natural are quite weak.

I vantaggi dell?invenzione rispetto al passato The advantages of the invention over the past

L?obiettivo posto di sfruttare una sorgente di calore gi?' disponibile - la cucina a gas, presente in tutte le case - per avere aria calda in quantit?' tali da sostenere il riscaldamento di un appartamento, pu?? ottenersi dotando la cucina a gas di un qualche dispositivo scambiatore che produca detta aria calda per convezione forzata con superfici scaldate dall?assorbimento delle radiazioni generate dalla combustione del gas. Si intenda scambio per convezione forzata perche' lo scambio per convezione naturale e' debole e porterebbe fatalmente a configurazioni pesanti, costose, inefficienti ed alla fine tecnicamente impossibili. L?invenzione che si presenta e' efficacissima appunto per produrre l?aria calda desiderata per scambi convettivi forzati; i parametri che regolano detto scambio sono: The goal set to exploit a heat source is already available - the gas stove, present in all homes - to have hot air in quantity? ' such as to support the heating of an apartment, it can? obtained by equipping the gas cooker with some heat exchanger device that produces said hot air by forced convection with surfaces heated by the absorption of the radiations generated by the combustion of the gas. Forced convection exchange is meant because natural convection exchange is weak and would inevitably lead to heavy, expensive, inefficient and ultimately technically impossible configurations. The present invention is very effective precisely for producing the desired hot air for forced convective exchanges; the parameters that regulate this exchange are:

-Velocita? relativa aria-scambiatore (V); -Speed? relative air-exchanger (V);

-Temperatura della superficie dello scambiatore (T); -Temperature of the surface of the exchanger (T);

-Superficie dello scambiatore (S). - Exchanger surface (S).

I tre parametri suddetti vengono gestiti in modo deciso: The three aforementioned parameters are managed in a decisive way:

- V : la velocita? dell? aria viene impostata al massimo ragionevolmente possibile (20-30 m/sec); da essa dipende il coefficiente di convezione che viene portato a 300-500 watt/?K ? m<2 >dal valore di 6 watt/?K ? m<2 >della convezione naturale, con un guadagno di 50-83; - V: the speed? dell? air is set to the maximum reasonably possible (20-30 m / sec); the convection coefficient depends on it and is brought to 300-500 watts /? K? m <2> from the value of 6 watts /? K? m <2> of natural convection, with a gain of 50-83;

- T : la temperatura dello scambiatore che essendo direttamente irradiata raggiunge alte temperature , dell?ordine di 500-600 ?C con un guadagno rispetto alle superfici di scambiatori nei quali circoli acqua calda di 6- 8 . - T: the temperature of the exchanger which, being directly irradiated, reaches high temperatures, of the order of 500-600 ° C with a gain of 6-8 compared to the surfaces of the exchangers in which hot water circulates.

II guadagno complessivo dell?unita? di superficie del trovato che si presenta rispetto all?unita di superficie scambiante per convezione naturale di un radiatore convenzionale ad acqua calda ? pertanto di 300 - 664 , un guadagno enorme e tale da consentire, ai livelli di potenza massima proponibili di 4-5 Kw, una riduzione delle superfici scambianti a pochissimi dm<2 >ovvero di ottenere dispositivi molto leggeri con grandi vantaggi economici, ergonomici, logistici, conunROI altissimo. The overall gain of the unit? surface of the invention which occurs with respect to the unit of surface exchanging by natural convection of a conventional hot water radiator? therefore of 300 - 664, an enormous gain and such as to allow, at the maximum power levels that can be proposed of 4-5 Kw, a reduction of the exchanging surfaces to very few dm <2> or to obtain very light devices with great economic and ergonomic advantages, logistics, with a very high ROI.

Fondamenti teorici del funzionamento della macchina. Theoretical foundations of machine operation.

La macchina e' sostanzialmente uno scambiatore a convezione forzata con una superficie esposta alla radiazioni elettromagnetiche prodotte dalla combustione del gas, e con l?altra superficie (superficie interna) lambita da aria ad alta velocita'. La trasmissione di calore per convezione e' regolata dalla seguente formula: The machine is essentially a forced convection heat exchanger with one surface exposed to electromagnetic radiation produced by the combustion of the gas, and with the other surface (internal surface) lapped by air at high speed. Convection heat transmission is regulated by the following formula:

N = ? S (Ts-Ta) N =? S (Ts-Ta)

Ove: Where:

N=potenza scambiata in watt N = power exchanged in watts

B=coefficiente di convezione variabile fra min=6 watt/m<2>-?C (aria calma) a max =500 watt/m<2>-?C (aria a 20-30m/sec) B = variable convection coefficient between min = 6 watt / m <2> -? C (still air) to max = 500 watt / m <2> -? C (air at 20-30m / sec)

Ts=temperatura sperficie calda Ts = hot surface temperature

Ta=temperatura aria Ta = air temperature

S=superficie di scambio in m<2>S = exchange surface in m <2>

Nel nostro caso i valori tipici sono : In our case the typical values are:

? = 300-500 watt/m<2>-?C ? = 300-500 watts / m <2> -? C

Ts= 500-700 ?C Ts = 500-700? C

Ta= 15-25 ?C Ta = 15-25? C

S= 2-3 dm<2>S = 2-3 dm <2>

I parametri indicati nei range indicati danno una potenza termica scambiata di 2.000 watts minimo e di 5.000 watts MAX. The parameters indicated in the ranges indicated give an exchanged thermal power of 2,000 watts minimum and 5,000 watts MAX.

Gli elementi costruttivi The construction elements

La configurazione della macchina proposta e? veramente semplicissima, ridotta all?essenziale, per una potenza fino 2-5 Kw. Con riferimento al Disegno 1 la macchina consta di : The proposed machine configuration is? really simple, reduced to the essential, for a power up to 2-5 Kw. With reference to Drawing 1, the machine consists of:

-Disegno 1: Configurazione generale: -Drawing 1: General configuration:

-Part A : Uno scambiatore per convezione forzata; -Part A: An exchanger for forced convection;

-Part B : Un ventilatore da 20-30 litri/sec sull?impedenza dello scambiatore. -Part B: A fan of 20-30 liters / sec on the impedance of the exchanger.

-Disegno 2: Ventilatore: -Drawing 2: Fan:

-Part C: Coprpo del ventilatore -Part C: Fan cover

-Part D:Corda di alimentazine eletrica -Part D: Electric power cord

-Part E: Switch ON/OFF -Part E: Switch ON / OFF

-Part F: Tubo di rame conduzione aria -Part F: Air conduction copper tube

-Disegno 3: Scambiatore: -Drawing 3: Exchanger:

-Part G: Carter in alluminio -Part G: Aluminum casing

-Part H: Ingrsso aria fredda -Part H: Cold air inlet

-Part I: Uscita aria calda -Part I: Hot air outlet

Uso della macchina Use of the machine

E' molto semplice: It's very simple:

All? avviamento: All? goodwill:

1.-Si pone il generatore di aria calda sulla cucina a gas in modo che le sue superimi di scabio siano nella giusta posizione. 1.-Place the hot air generator on the gas cooker so that its scab surfaces are in the right position.

2.-Si pone lo switch del ventilatore in ON; 2.-Put the fan switch to ON;

3. -Si accendono i due fuochi sottostanti lo scambiatore. 3. -The two fires below the exchanger light up.

NB. La sequenza 2 -3 deve essere rispettata, ovvero invertita ma solo se essa sequenza e' rapida: chiaramente con i fuochi accesi e il ventilatore in OFF il dispositivo si surriscalderebbe in tempi rapidi. NB. The sequence 2 -3 must be respected, that is inverted but only if the sequence is rapid: clearly with the fires on and the fan OFF, the device would overheat quickly.

Durante il funzionamento: During operation:

-Si deve solo controllare che la ventola sia accesa; se la ventola si spegne per un motivo qualsiasi bisogna spengere i due fuochi per evitare surriscaldamento. -You just have to check that the fan is on; if the fan switches off for any reason, the two burners must be turned off to avoid overheating.

A fine del processo: At the end of the process:

1.-Si spengono i due fuochi; 1.-The two fires go out;

2.-Si pone in posizione OFF il ventilatore. 2.-The fan is put in the OFF position.

NB. Con lo spegnimento dei due fuochi e della ventola inizia il raffreddamento del dispositivo; il tratto di tubo di rame che va dalle parti calde dello scambiatore verso la ventola si riscalda ma in vicinanza della ventola il riscaldamento e ' molto modesto e non pregiudica la conservazione della ventola stessa; Sfatti la lunghezza fel tubo verticale fra la ventola e lo scambiatore e ' funzionale sia allo scopo di preservare la ventola che allo scopo di distanziare sufficientemente l?ingresso dell?aria fredda dal flusso di aria calda. Il raffeddamento dura circa 30 minuti. NB. Cooling of the device starts when the two burners and the fan are turned off; the section of copper pipe that goes from the hot parts of the exchanger to the fan heats up but in the vicinity of the fan the heating is very modest and does not affect the conservation of the fan itself; In fact, the length of the vertical pipe between the fan and the exchanger is functional both in order to preserve the fan and in order to sufficiently distance the cold air inlet from the hot air flow. Cooling takes about 30 minutes.

Conclusione Conclusion

Si ritiene che la semplicissima macchina proposta sia efficace e fortemente innovativa e di configurazione estremamente semplice per essere atta a produrre potenze dell?ordine di 2-5 Kw; si consideri che 5 Kw di aria calda sono equivalenti a quanto in aria calda possono dare 8-10 radiatori ad acqua calda di medie dimensioni ed a convezione naturale e si capir?? che la potenza specifica della macchina e? notevolissima, impressionante. It is believed that the very simple machine proposed is effective and highly innovative and of extremely simple configuration to be able to produce powers of the order of 2-5 Kw; consider that 5 Kw of hot air are equivalent to what 8-10 medium-sized hot water radiators with natural convection can give in hot air and it will be understood? that the specific power of the machine is? very remarkable, impressive.

In sintesi finale e da un punto di vista strettamente tecnico, si consideri che l?unico modo di scaldare l?aria e' di farle lambire una superficie - la piu? calda possibile - ad alta velocita' - la piu? alta possibile. Un dispositivo in piccola scala del tipo proposto, essendo basato sulla disponibilit?' di piccoli ventilatori in plastica e su tubi di rame, non sarebbe stato possibile fino a pochissimi decenni orsono. Dare calore all?aria invece che ai mobili ed ai muri di casa: non e' stato poco averlo fatto con un dispositivo di grande semplicit?' costruttiva, di basso costo, di elevata potenza specifica puntando e pervenendo ad un risultato dalla triplica caratteristica di essre cio?' :: In final synthesis and from a strictly technical point of view, consider that the only way to heat the air is to make it touch a surface - the most? hot as possible - at high speed - the most? as high as possible. A small-scale device of the type proposed, being based on availability ' of small fans made of plastic and on copper pipes, it would not have been possible until a few decades ago. Giving heat to the air instead of the furniture and walls of the house: it was not easy to have done it with a device of great simplicity. constructive, low cost, high specific power aiming and reaching a result with the triple characteristic of being what? ::

-INTEGRATIVO-Avere un dispositivo integrativo del sistema di riscaldamento gi?' esoistente; - INTEGRATIVE - Have an integrative device of the heating system already? existing;

-DI EMERGENZA- Avere un dispositivo di emergenza in caso di indisponibilit?' per guasto del sitema di riscaldamento principale; - EMERGENCY - Have an emergency device in case of unavailability due to failure of the main heating system;

-SOSTITUTIVO-Avere un dispositivo stand alone per il riscaldamento di piccoli appartamenti. - REPLACEMENT - Have a stand alone device for heating small apartments.

Claims

Claims 1 - Constructive-functional materials: Each machine / device capable of producing hot air of the proposed type, based on forced convective exchange regardless of the material of the exchanger (copper, aluminum, brass, bronze, steel); 2-Geometric configuration: Each device capable of producing hot air based on forced convective exchange regardless of the geometric shape of the exchanger if it involves interaction with one, two, three or four burners; 3 - Fan configuration: Each device device capable of producing hot air based on forced convective exchange regardless of the type of fan adopted: centrifugal or axial or volumetric; 4-General configuration: Each machine designed to produce hot air based on forced convective exchange regardless of its being rigidly bound, in whole or in part to the structure of the stove, with connections of any kind; 5-Primary source of energy: Any device capable of producing hot air based on forced convective exchange that uses flames produced by the combustion of gas, coal, or combustible liquids of any kind as a primary source of energy. 6-Controls: Each device device capable of producing hot air based on forced convective exchange regardless of the presence or absence of automatic control and / or safety devices; 7-Use of hot air: Each device device capable of producing hot air based on forced convective exchange regardless of the channeling of said air, or its dilution with cold air or direct diffusion in the environment; 8-Supply cold air supply: Each device device capable of producing hot air based on forced convective exchange regardless of the supply of air from sources external to the environment or from the environment, with any length of the fan supply duct and with any length of the duct between the fan and the exchanger.