ITMI20101981A1

ITMI20101981A1 - BURNER FOR GAS BOILER

Info

Publication number: ITMI20101981A1
Application number: IT001981A
Authority: IT
Inventors: Antonio Acocella; Massimo Dotti; Massimo Gilioli; Sandro Lugli
Original assignee: Worgas Bruciatori Srl
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-04-27

Description

TITOLO: "Bruciatore per caldaia a gas" TITLE: "Burner for gas boiler"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un bruciatore per caldaia a gas. The present invention relates to a burner for a gas boiler.

Le caldaie a gas della tecnica nota comprendono: un condotto per l'alimentazione di un bruciatore con una miscela gas-aria premiscelata, un bruciatore per la produzione di calore mediante combustione di detta miscela in una camera di combustione, ed eventualmente un elemento di supporto collegabile allo scambiatore di calore e/o al condotto per l'alimentazione per assicurare la chiusura della camera di combustione e/o per il posizionamento del bruciatore rispetto a tale camera di combustione. The gas boilers of the prior art comprise: a duct for feeding a burner with a premixed gas-air mixture, a burner for producing heat by combustion of said mixture in a combustion chamber, and possibly a support element connectable to the heat exchanger and / or to the supply duct to ensure the closure of the combustion chamber and / or to position the burner with respect to said combustion chamber.

Il bruciatore comprende inoltre un diffusore attraverso il quale viene convogliato il gas premiscelato di combustibile e aria e il quale determina uno schema di fiamme per la produzione di calore. Solitamente il diffusore comprende una parete dotata di una pluralità di aperture ed avente una superficie interna in collegamento di flusso con il condotto di alimentazione, e pertanto a contatto con la miscela non combusta, ed una superficie esterna sulla quale avviene la combustione. Pertanto, essa definisce una superficie denominata, nel presente contesto, superficie esterna di combustione. The burner also comprises a diffuser through which the premixed fuel and air gas is conveyed and which determines a pattern of flames for the production of heat. Usually the diffuser comprises a wall provided with a plurality of openings and having an internal surface in flow connection with the supply duct, and therefore in contact with the unburnt mixture, and an external surface on which combustion takes place. Therefore, it defines a surface referred to in the present context as an external combustion surface.

A monte del diffusore (con riferimento alla direzione di flusso della miscela gas-aria) è solitamente disposto un dispositivo di distribuzione, o distributore, disposto sul lato del diffusore opposto alla superficie di combustione, solitamente comprendente una parete con una pluralità di aperture passanti, configurato in modo tale da distribuire la miscela gas-aria in modo sostanzialmente uniforme verso la parete del diffusore. Upstream of the diffuser (with reference to the flow direction of the gas-air mixture) there is usually a distribution device, or distributor, arranged on the side of the diffuser opposite the combustion surface, usually comprising a wall with a plurality of through openings, configured in such a way as to distribute the gas-air mixture in a substantially uniform way towards the diffuser wall.

Detto distributore può essere in contatto con il diffusore, in modo tale da generare uno scambio termico tra i due corpi di tipo conduttivo ovvero per conduzione . Said distributor can be in contact with the diffuser, in such a way as to generate a heat exchange between the two bodies of the conductive type or by conduction.

Come è ben noto, il calore prodotto dalla combustione sul lato esterno della parete del diffusore viene veicolato mediante i gas di combustione caldi ad uno scambiatore di calore per il riscaldamento di un fluido, ad esempio acqua, che viene successivamente convogliato ad un utilizzo, per esempio ad un sistema di riscaldamento di un processo industriale, di ambienti abitativi o simili e/o di acqua sanitaria. As is well known, the heat produced by combustion on the external side of the diffuser wall is conveyed by means of the hot combustion gases to a heat exchanger for heating a fluid, for example water, which is subsequently conveyed to a use, for for example to a heating system of an industrial process, living spaces or similar and / or sanitary water.

Durante la combustione, nella caldaia, hanno luogo oscillazioni del fronte di fiamma. During combustion, the flame front fluctuates in the boiler.

Tali oscillazioni sono legate alla variazione di temperatura della miscela di combustione e dei componenti della caldaia e pertanto non è possibile evitare il presentarsi di tale fenomeno. These fluctuations are linked to the temperature variation of the combustion mixture and of the boiler components and therefore it is not possible to avoid the occurrence of this phenomenon.

Tuttavia, tali oscillazioni possono generare un indesiderato fenomeno di rumorosità. However, these oscillations can generate an unwanted noise phenomenon.

Inoltre, le emissioni sonore generate da tali oscillazioni potrebbero dar luogo a problemi di risonanza e quindi compromettere il funzionamento ammissibile della caldaia. Furthermore, the noise emissions generated by these oscillations could give rise to resonance problems and therefore compromise the permissible operation of the boiler.

Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un bruciatore che consenta di ridurre le emissioni sonore di una caldaia . The object of the present invention is therefore to provide a burner which allows to reduce the noise emissions of a boiler.

Questo ed altri scopi vengono raggiunti mediante un bruciatore come descritto nella rivendicazione 1, ovvero mediante un bruciatore per caldaia a gas comprendente un diffusore, atto a diffondere gas di combustione premiscelati in una camera di combustione, un distributore, atto a distribuire i gas di combustione sul diffusore, e una parete la quale è almeno parzialmente interposta tra detto diffusore e detto distributore e almeno parzialmente a contatto con essi. This and other purposes are achieved by means of a burner as described in claim 1, or by means of a burner for a gas boiler comprising a diffuser, adapted to diffuse premixed combustion gases in a combustion chamber, a distributor, adapted to distribute the combustion gases on the diffuser, and a wall which is at least partially interposed between said diffuser and said distributor and at least partially in contact with them.

Nel presente contesto, il termine "diffusore" indica un elemento che ha unicamente funzione di diffondere i gas di combustione e il termine "distributore" indica un elemento che ha unicamente funzione di distribuire i gas di combustione. In the present context, the term "diffuser" means an element which has the sole function of diffusing the combustion gases and the term "distributor" means an element which has the sole function of distributing the combustion gases.

Grazie alla presenza di una parete interposta tra diffusore e distributore e a contatto con essi, è possibile variare l'equilibrio termico che si instaura per conduzione termica tra diffusore e distributore e conseguire, in questo modo, una ridotta rumorosità. Thanks to the presence of a wall interposed between the diffuser and the distributor and in contact with them, it is possible to vary the thermal equilibrium which is established by thermal conduction between the diffuser and the distributor and thus achieve a reduced noise level.

In altre parole, l'interposizione della parete, variando il flusso termico tra diffusore e distributore, consente di ridurre la rumorosità del bruciatore e di evitare fenomeni di risonanza. In other words, the interposition of the wall, by varying the heat flow between the diffuser and the distributor, allows to reduce the noise of the burner and to avoid resonance phenomena.

I medesimi scopi sono conseguiti mediante una seconda soluzione, ovvero mediante un bruciatore come descritto nella rivendicazione 8 qui allegata. The same objects are achieved by means of a second solution, or by means of a burner as described in claim 8 attached hereto.

In particolare, l'invenzione, in una sua seconda soluzione, riguarda un bruciatore per caldaia a gas comprendente un diffusore, atto a diffondere gas di combustione premiscelati in una camera di combustione e un distributore, atto a distribuire i gas di combustione sul diffusore, in cui detto distributore definisce un piano di distribuzione distanziato dal diffusore e su cui sono distribuite aperture per la diffusione dei gas, e un piano di contatto a contatto con il diffusore. In particular, the invention, in a second solution, relates to a burner for a gas boiler comprising a diffuser, adapted to diffuse premixed combustion gases in a combustion chamber and a distributor, adapted to distribute the combustion gases on the diffuser, wherein said distributor defines a distribution plane spaced from the diffuser and on which openings for the diffusion of gases are distributed, and a contact plane in contact with the diffuser.

Analogamente alla prima soluzione, tale seconda soluzione consegue una variazione dell'equilibrio termico tra diffusore e distributore con riduzione della rumorosità. Similarly to the first solution, this second solution results in a variation of the thermal equilibrium between the diffuser and the distributor with a reduction in noise.

Infatti, la specifica conformazione del distributore, riducendo le zone di contatto con il diffusore, causa una variazione del flusso termico tra distributore e diffusore con conseguente diminuzione della rumorosità e del verificarsi di fenomeni di risonanza. In fact, the specific conformation of the distributor, reducing the contact areas with the diffuser, causes a variation of the thermal flow between the distributor and the diffuser with a consequent decrease in noise and the occurrence of resonance phenomena.

In accordo con aspetti preferiti della prima soluzione, la parete comprende una rete metallica. In accordance with preferred aspects of the first solution, the wall comprises a metal mesh.

In accordo con forme di realizzazione alternative, la parete comprende una pluralità di intercapedini oppure un materiale poroso. In accordance with alternative embodiments, the wall comprises a plurality of air spaces or a porous material.

Vantaggiosamente il distributore comprende una lamiera metallica provvista di una pluralità di aperture . Advantageously, the distributor comprises a metal sheet provided with a plurality of openings.

In accordo con aspetti preferiti della seconda soluzione, il distributore comprende una lamiera bugnata in cui le creste delle bugnature definiscono il piano di contatto. In accordance with preferred aspects of the second solution, the distributor comprises an embossed sheet in which the ridges of the bosses define the contact plane.

In entrambe le soluzioni è vantaggioso che il diffusore comprenda una maglia metallica o ceramica tessuta in fili o in fibre. In both solutions it is advantageous for the diffuser to comprise a metal or ceramic mesh woven into threads or fibers.

Per meglio comprendere l'invenzione ed apprezzarne i vantaggi, verrà di seguito fornita una descrizione di alcune forme di realizzazione esemplificative non limitative del bruciatore dell'invenzione, facendo riferimento alle figure annesse, in cui: In order to better understand the invention and appreciate its advantages, a description of some non-limiting exemplary embodiments of the burner of the invention will be provided below, with reference to the attached figures, in which:

- la figura 1 è una vista in sezione longitudinale di una porzione di caldaia comprendente un bruciatore di una caldaia a gas secondo forme di realizzazione preferite della presente invenzione; Figure 1 is a longitudinal section view of a boiler portion comprising a burner of a gas boiler according to preferred embodiments of the present invention;

- la figura 2 è una vista in sezione longitudinale di un bruciatore per caldaia a gas secondo una prima forma realizzativa dell'invenzione; Figure 2 is a longitudinal section view of a burner for a gas boiler according to a first embodiment of the invention;

la figura 3 è una vista prospettica del bruciatore di figura 2; figure 3 is a perspective view of the burner of figure 2;

- la figura 4 è una vista in sezione longitudinale di un bruciatore per caldaia a gas secondo una seconda forma realizzativa dell'invenzione; Figure 4 is a longitudinal section view of a burner for a gas boiler according to a second embodiment of the invention;

la figura 5 è una vista prospettica del bruciatore di figura 4; e figure 5 is a perspective view of the burner of figure 4; And

- la figura 6 è una vista in sezione longitudinale di un bruciatore per caldaia a gas secondo una terza forma realizzativa dell'invenzione. Figure 6 is a longitudinal section view of a burner for a gas boiler according to a third embodiment of the invention.

Con riferimento alle figure 1-6, un bruciatore per caldaia a gas, è complessivamente indicato con il numero di riferimento 1. With reference to Figures 1-6, a burner for a gas boiler is generally indicated with the reference number 1.

In particolare, il riferimento 1 indica un bruciatore che produce calore mediante la combustione di un gas combustibile premiscelato, generalmente comprendente gas combustibile ed aria. Preferibilmente, tali gas combustibili sono completamente premiscelati, ovvero alla miscela erogata al bruciatore non viene addizionato alcun componente ulteriore. In particular, reference 1 indicates a burner which produces heat by burning a premixed combustible gas, generally comprising combustible gas and air. Preferably, these combustible gases are completely premixed, ie no further component is added to the mixture delivered to the burner.

Il bruciatore 1 comprende un diffusore 2, il quale è atto a diffondere gas di combustione in una camera di combustione 3 (indicata con linea tratteggiata nella figura 1). The burner 1 comprises a diffuser 2, which is adapted to diffuse combustion gases in a combustion chamber 3 (indicated by a dashed line in Figure 1).

Il bruciatore 1 può essere montato su un telaio 8. Quest'ultimo è collegabile alla camera di combustione 3 mediante porzioni di collegamento. The burner 1 can be mounted on a frame 8. The latter can be connected to the combustion chamber 3 by means of connection portions.

Il telaio 8 delimita inoltre un'apertura per il passaggio della miscela di combustibile ed aria. The frame 8 also defines an opening for the passage of the fuel and air mixture.

In una configurazione alternativa un distributore può estendersi oltre i confini della superficie di distribuzione, con porzioni di lamiera piena e svolgere, in tali porzioni, funzione di telaio per il collegamento allo scambiatore, e/o alla camera di combustione e/o al condotto di adduzione miscela. In an alternative configuration, a distributor can extend beyond the boundaries of the distribution surface, with portions of solid sheet metal and perform, in these portions, the function of a frame for connection to the exchanger, and / or to the combustion chamber and / or to the duct. mixture adduction.

Il diffusore 2 include una parete dotata di una pluralità di aperture la cui superficie interna è in collegamento di flusso con il condotto di alimentazione dei gas. Sulla superficie esterna di tale parete avviene la combustione. The diffuser 2 includes a wall provided with a plurality of openings the internal surface of which is in flow connection with the gas supply duct. Combustion takes place on the outer surface of this wall.

Il diffusore 2 comprende una maglia metallica o ceramica tessuta in fili o in fibre. The diffuser 2 comprises a metal or ceramic mesh woven into threads or fibers.

Il bruciatore 1 comprende inoltre un distributore 4, atto a distribuire gas di combustione al diffusore 2 e disposto sul lato del diffusore 2 opposto alla camera di combustione 3. The burner 1 also comprises a distributor 4, adapted to distribute combustion gases to the diffuser 2 and arranged on the side of the diffuser 2 opposite the combustion chamber 3.

Nella figura 1 è anche mostrata una rappresentazione schematica di uno scambiatore di calore 9 a contatto con la camera di combustione 3, il quale è atto a ricevere il calore prodotto dalla combustione sul lato esterno della parete del diffusore 2. Figure 1 also shows a schematic representation of a heat exchanger 9 in contact with the combustion chamber 3, which is adapted to receive the heat produced by combustion on the outer side of the diffuser wall 2.

Secondo la presente invenzione, il bruciatore 1 comprende una parete 5 la quale è almeno parzialmente interposta tra il diffusore 2 e il distributore 4 e almeno parzialmente a contatto con essi. According to the present invention, the burner 1 comprises a wall 5 which is at least partially interposed between the diffuser 2 and the distributor 4 and at least partially in contact with them.

Tale parete 5 ha la funzione di variare il flusso termico di conduzione che si ha tra diffusore 2 e distributore 4 in modo da creare un equilibrio termico diverso da quello che si avrebbe se essi fossero a contatto. This wall 5 has the function of varying the conduction thermal flux which occurs between diffuser 2 and distributor 4 so as to create a thermal equilibrium different from that which would occur if they were in contact.

In particolare, la parete 5 modera il passaggio di calore dal corpo a temperatura maggiore a quello a temperatura minore consentendo una variazione termica più graduale con conseguente riduzione delle emissioni sonore. In particular, the wall 5 moderates the passage of heat from the body at a higher temperature to that at a lower temperature, allowing a more gradual thermal variation with a consequent reduction in noise emissions.

Preferibilmente, la parete 5, il diffusore 2 e il distributore 4 hanno sostanzialmente la stessa estensione e quindi la parete 5 è interposta tra diffusore 2 e distributore 4, nonché a contatto con essi, sulla loro intera estensione. Preferably, the wall 5, the diffuser 2 and the distributor 4 have substantially the same extension and therefore the wall 5 is interposed between the diffuser 2 and the distributor 4, as well as in contact with them, over their entire extension.

In accordo con la prima e la seconda forma di realizzazione, rispettivamente mostrate nelle figure 2-3 e 4-5, la parete 5 comprende una rete metallica. In accordance with the first and second embodiments, respectively shown in Figures 2-3 and 4-5, the wall 5 comprises a metal mesh.

Essa può essere in qualsiasi materiale metallico di tipo idoneo. It can be of any suitable metal material.

Con particolare riferimento alle figure 2 e 3, si vede che la parete 5 è una rete metallica comprendente un unico strato avente la superficie superiore a contatto con il diffusore 2 e la superficie inferiore a contatto con il distributore 4. With particular reference to Figures 2 and 3, it can be seen that the wall 5 is a metal mesh comprising a single layer having the upper surface in contact with the diffuser 2 and the lower surface in contact with the distributor 4.

Nella seconda forma di realizzazione, mostrata nelle figure 4 e 5, invece, tale parete 5 comprende due strati: un primo strato ed un secondo strato. Il primo strato ha una superficie a contatto con il diffusore 2 e una superficie a contatto con il secondo strato. Il secondo strato ha una superficie a contatto con il primo strato ed una superficie a contatto con il distributore 4. In the second embodiment, shown in Figures 4 and 5, however, this wall 5 comprises two layers: a first layer and a second layer. The first layer has a surface in contact with the diffuser 2 and a surface in contact with the second layer. The second layer has a surface in contact with the first layer and a surface in contact with the distributor 4.

E' possibile prevedere che la parete 5 comprenda un numero di strati superiore a due, in cui ciascuno strato intermedio è a contatto con due ulteriori strati . It is possible to provide that the wall 5 comprises a number of layers higher than two, in which each intermediate layer is in contact with two further layers.

In accordo con una forma di realizzazione alternativa, la parete 5 comprende una pluralità di intercapedini ricavate in un mezzo continuo. In accordance with an alternative embodiment, the wall 5 comprises a plurality of cavities formed in a continuous medium.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, la parete 5 comprende un materiale poroso. According to a further embodiment, the wall 5 comprises a porous material.

Il distributore 4 comprende preferibilmente una lamiera metallica provvista di una pluralità di aperture per la distribuzione dei gas di miscela. The distributor 4 preferably comprises a metal sheet provided with a plurality of openings for the distribution of the mixture gases.

Nella forma di realizzazione maggiormente preferita, il diffusore 2 comprende una maglia, la parete 5 comprende una rete e il distributore 4 comprende una lamiera. In the most preferred embodiment, the diffuser 2 comprises a mesh, the wall 5 comprises a mesh and the distributor 4 comprises a sheet.

Con riferimento alla figura 6, è illustrato un bruciatore per caldaia a gas in accordo con una terza forma di realizzazione dell'invenzione. With reference to Figure 6, a burner for a gas boiler according to a third embodiment of the invention is illustrated.

In particolare, in tale forma realizzativa è mostrato un bruciatore comprendente un diffusore 2 e un distributore 4, in cui detto distributore 4 definisce un piano di distribuzione a distanziato dal diffusore 2 e su cui sono distribuite aperture 7 per la diffusione dei gas. Il distributore 4 definisce inoltre un piano di contatto β il quale è a contatto con il diffusore 2. In particular, in this embodiment a burner is shown comprising a diffuser 2 and a distributor 4, in which said distributor 4 defines a distribution plane at a distance from the diffuser 2 and on which openings 7 are distributed for the diffusion of the gases. The distributor 4 also defines a contact plane β which is in contact with the diffuser 2.

In altre parole, il distributore 4 non è planare, ma definisce due piani, preferibilmente paralleli. In other words, the distributor 4 is not planar, but defines two planes, preferably parallel.

Le porzioni di distributore 4 definenti il piano di distribuzione a sono le porzioni a maggiore distanza dal diffusore 2 e contengono le aperture 7 per la diffusione dei gas, mentre le porzioni di distributore 4 definenti il piano di contatto β sono quelle a minore distanza, ovvero a contatto con il diffusore 2. The distributor portions 4 defining the distribution plane a are the portions at a greater distance from the diffuser 2 and contain the openings 7 for the diffusion of the gases, while the distributor portions 4 defining the contact plane β are those at the shortest distance, i.e. in contact with the diffuser 2.

Tale configurazione del distributore crea un contatto discontinuo tra diffusore 2 e distributore 4, ovvero una riduzione della superficie di contatto tra diffusore 2 e distributore 4, che modera il flusso termico tra tali due elementi. This configuration of the distributor creates a discontinuous contact between the diffuser 2 and the distributor 4, that is a reduction of the contact surface between the diffuser 2 and the distributor 4, which moderates the thermal flow between these two elements.

Preferibilmente, il distributore 4 comprende una lamiera bugnata in cui le creste 6 delle bugnature definiscono detto piano di contatto β. Preferably, the distributor 4 comprises an embossed sheet in which the ridges 6 of the bosses define said contact plane β.

Per cresta si intende il punto più alto della porzione bugnata. By crest we mean the highest point of the rusticated portion.

Preferibilmente, la somma delle porzioni di distributore 4 giacenti sul piano di contatto β, ovvero l'area di contatto tra distributore 4 e diffusore 2, è pari a circa il 50% della superficie del distributore 4. Preferably, the sum of the distributor portions 4 lying on the contact plane β, that is the contact area between distributor 4 and diffuser 2, is equal to about 50% of the surface of the distributor 4.

Il tecnico del settore, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione della presente invenzione, al bruciatore a gas per caldaie secondo la presente invenzione. The person skilled in the art, in order to satisfy contingent and specific needs, will be able to make further modifications and variants, all however contained within the scope of protection of the present invention, to the gas burner for boilers according to the present invention.

Claims

CLAIMS 1. Burner (1) for gas boiler comprising a diffuser (2), adapted to diffuse premixed combustion gases in a combustion chamber (3) and a distributor (4), adapted to distribute the combustion gases on the diffuser (2 ), characterized in that it comprises a wall (5) which is at least partially interposed between said diffuser (2) and said distributor (4) and at least partially in contact with them.

2. Burner (1) according to claim 1, wherein said wall (5) comprises a metal mesh.

Burner (1) according to claim 2, wherein said metal mesh is formed in a single layer which has a surface in contact with the diffuser (2) and a surface in contact with the distributor (4).

Burner (1) according to claim 2, wherein said metal mesh comprises at least two layers, a first layer having a surface in contact with the diffuser (2) and a surface in contact with the further layers and a second layer having a surface in contact with the distributor (4) and a surface in contact with the further layers.

5. Burner (1) according to claim 1, wherein said wall (5) comprises a plurality of air spaces.

6. Burner (1) according to claim 1, wherein said wall (5) comprises a porous material.

7. Burner (1) according to any one of the preceding claims, wherein said distributor (4) comprises a metal sheet provided with a plurality of openings.

8. Burner (1) for gas boiler comprising a diffuser (2), adapted to diffuse premixed combustion gases in a combustion chamber (3) and a distributor (4), adapted to distribute the combustion gases on the diffuser (2 ), characterized in that said distributor (4) defines a distribution plane (a) spaced from the diffuser (2) and on which openings (7) for the diffusion of gases are distributed, and a contact plane (β) in contact with the diffuser (2).

Burner (1) according to claim 8, wherein the distributor (4) comprises an embossed sheet in which the ridges (6) of the bosses define said contact plane (β).

Burner (1) according to any one of the preceding claims, wherein said diffuser (2) comprises a metal or ceramic mesh woven into threads or fibers.