ITMI20130013A1 - Dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati. - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO DI REGOLAZIONE E CONTROLLO FIAMMA PER BRUCIATORI PREMI SCELATI"

Il presente trovato riguarda un dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati. Più particolarmente, il trovato riguarda un dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati in grado di consentire un migliore utilizzo possibile di diverse tipologie di gas.

Come è noto, i dispositivi di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati possono essere di due tipi, pneumatico ed elettronico. Nel caso dei sistemi di controllo elettronici, il gas e l'aria, ossia il combustibile e il comburente, sono regolati e mantenuti al valore stabilito dalla catena elettronica che agisce sulla valvola del gas e sulla velocità di un ventilatore che immette aria nel sistema. I parametri che vengono considerati dal sistema principalmente sono il risultato della combustione tramite la misura della corrente di fiamma oppure della temperatura della camera di combustione o della superficie interna del bruciatore.

Il metodo della corrente di ionizzazione di fiamma utilizza un solo punto diretto per il controllo della combustione che sostanzialmente è un elettrodo costituito da una barra metallica isolata tramite una ceramica immessa nella fiamma e tramite l'effetto raddrizzante della fiamma stabilisce sicuramente la presenza della fiamma e l'eccesso di aria o meno della fiamma.

La presenza di un unico punto di misura risente della posizione rispetto alla fiamma, della deformazione in funzione della temperatura di fiamma, dello sporco e degli ossidanti che si formano durante la combustione.

Inoltre, la risposta, cambiando la temperatura del mezzo riscaldato, non risulta costante al variare delle condizioni di aerazione della fiamma e di potenza bruciata. Inoltre, essa varia in funzione della potenza e del gas bruciato.

Il metodo della temperatura di fiamma risente anch'esso della posizione del sensore nonché della temperatura di lavoro, che in camera di combustione è molto alta, ad esempio maggiore di 800°C, quindi con usura elevata. Inoltre, entra anche in gioco l'inerzia del sistema che non permette un'altra velocità di risposta, e quindi non sono possibili veloci variazioni.

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati che consenta di auto-adattare i parametri della combustione dei vari tipi di gas presenti nella rete di distribuzione dei vari Paesi ai valori predisposti in fase di messa a punto.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati che consenta di effettuare una auto- taratura in fase di partenza alla prima accensione sul campo.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati, comprendente una ventola atta ad immettere una miscela di aria e gas nella camera di combustione, una valvola di gas atta a consentire il passaggio di gas che deve essere miscelato da detta ventola con aria, un'unità elettronica di controllo atta a controllare detta ventola, mezzi sensori di aria per controllare la portata di aria, e almeno un elettrodo di ionizzazione e accensione inserito in detta camera di combustione e collegato a detta unità elettronica di controllo, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un sensore di temperatura atto a rilevare la temperatura della superficie esterna di detta camera di combustione, detta temperatura essendo utilizzata per mantenere costante la curva di risposta della fiamma per tutto l'intervallo di lavoro, in modo da mantenere costante il rapporto aria-gas.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo secondo il presente trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra una prima forma di realizzazione del dispositivo secondo il presente trovato ;

la figura 2 illustra una seconda forma di realizzazione del dispositivo secondo il presente trovato .

Con riferimento alle figure, il dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati secondo il trovato comprende, in accordo con una prima forma di realizzazione, in abbinamento ad una camera di combustione 1, provvista di un bruciatore 2, uno o più mezzi sensori di temperatura 10, atti a rilevare la temperatura della camera di combustione 1, una ventola 3 atta ad immettere nel bruciatore una miscela di aria più gas 4, ottenuta combinando aria 5 in ingresso alla ventola 3 e gas 6 in ingresso dalla ventola 3 tramite interposizione di una valvola del gas 7.

Un'unità di controllo elettronico 8 è prevista per controllare il funzionamento, e in particolare prevede un controllo della valvola 7 del gas, un controllo dell'aria 5 in ingresso dal ventilatore 3 e mezzi sensori di aria 9, un controllo della temperatura della camera di combustione tramite i mezzi sensori di temperatura 10, un controllo di fiamma e di accensione tramite almeno un elettrodo di ionizzazione e accensione 11 (oppure un elettrodo 11 preposto al controllo di fiamma ed un elettrodo 12 distinto preposto al controllo di accensione) che è collegato ad un'unità di accensione 13.

Opportunamente, la valvola del gas 8 può essere una valvola con motore passo-passo, e in questo caso per determinare la quantità di apertura della valvola viene rilevata la posizione della valvola, mentre nel caso di valvola del gas 7 con modulatore automaticamente incorporato, viene rilevato il valore della corrente di modulazione.

In una prima forma di realizzazione del trovato i mezzi sensori di aria 9 sono disposti a monte della ventola 3, mentre nella seconda forma di realizzazione del trovato i mezzi sensori di aria 9 sono disposti a valle della ventola 3.

Il funzionamento e quindi il procedimento realizzabile con il dispositivo di regolazione e controllo fiamma secondo il trovato è come segue.

Alla richiesta di potenza, il ventilatore 3 viene alimentato e gira alla velocità impostata per il tempo richiesto per il lavaggio della camera di combustione 1. Il numero di giri del ventilatore 3 viene controllato misurando gli impulsi direttamente corrispondenti ai giri. Allo stesso tempo, i mezzi sensori di aria 9 misurano la velocità dell'aria 5 ai capi di un anello di misura predisposto a monte o a valle del ventilatore 3. In tal modo è possibile controllare il reale passaggio dell'aria, in modo che sia corrispondente a quello richiesto nel determinato momento del controllo.

Se il valore dell'aria risulta diverso da quanto richiesto, l'unità elettronica 8 va a compensare i giri del ventilatore fino al raggiungimento del valore corretto.

Al termine del tempo di lavaggio nella camera di combustione 1, il ventilatore viene portato alla velocità di accensione: normalmente i giri di un ventilatore hanno un valore inferiore e si apre contemporaneamente la valvola del gas 7 ad un numero di passi ottimale, predisposto in fase di messa a punto iniziale. In tal modo, cambiando il numero di passi della valvola del gas 7 in fase di accensione si è in grado di avere una miscela con un rapporto aria-gas diverso rispetto a quello che potrà essere usato in fase di lavoro.

Inoltre, in questo modo il rapporto aria-gas assume un valore variabile cosi da adattarsi ai vari tipi di gas disponibili, per avere il migliore punto di accensione.

Quando il bruciatore 2 si accende, il ventilatore 3 diminuisce ulteriormente il numero di giri, fino ad un minimo impostato, mentre la valvola del gas 7 rimane aperta ai passi precedenti impostati, per un tempo stabilito. A questo punto, interviene un regolazione che utilizza il dato della corrente di ionizzazione, proveniente da elettrodi di ionizzazione 11, per stabilire l'apporto di gas 6 necessario per mantenere la potenza richiesta. Al variare della portata di aria 5, dovuta ad esempio ad un'ostruzione sia a monte sia a valle del ventilatore 3, il flusso misurato di aria non è più corrispondente e quindi l'unità di controllo 8 corregge l'errore di portata variando in aumento la velocità del ventilatore 3.

Nel caso in cui l'ostruzione che si era verificata venga meno, il valore della portata di aria cambia ancora e in questo caso il ventilatore viene nuovamente controllato in modo da ridurne il numero di giri.

Nel caso in cui nella rete venga immesso un gas diverso da quello fino in quel momento bruciato, che richiede ad esempio meno aria per la combustione in quanto ha un potere calorifico inferiore, il segnale di fiamma risulta di valore inferiore alla tabella impostata, e in questo caso la valvola del gas 7 apre di qualche passo fino a compensare la differenza di potere calorifico, riportando il segnale al valore richiesto.

Nel caso invece di gas con potere calorifico superiore a quello attualmente bruciato, la valvola del gas 7 viene chiusa per ridurre l'apporto di gas 6.

I limiti di apertura e di chiusura della valvola 7 sono stabiliti in fase di messa a punto in laboratorio, cosi come i limiti dei giri del ventilatore 3 compensabili.

II dispositivo di controllo secondo il trovato permette di effettuare inoltre una auto-taratura in fase di partenza alla prima accensione sul campo. Questa consiste nella ricerca automatica dei valori di giri e apertura valvola del gas alle varie potenze, creando cosi una tabella dei vari parametri, misurati localmente, e paragonati alla tabella di fabbrica, adattandoli cosi alla reale situazione di lavoro dell'installazione.

Dato che il bruciatore 2 è modulante e con ampio campo di lavoro, fino oltre 10:1 in potenza, oltre al fatto che la temperatura richiesta dall'applicazione, ad esempio 50-300°C, e che la curva della fiamma non mantiene gli stessi valori alla stessa potenza ma a temperature di lavoro diverse, il sensore di temperatura 10 misura la temperatura e introduce le opportune variazioni per il mantenimento dei parametri di combustione costanti nel campo di lavoro.

È quindi possibile predisporre una curva di lavoro che mantenga costante il rapporto di ariagas della combustione per tutto il campo di lavoro, oppure che vari questo rapporto, per esempio in funzione della potenza, arricchendo la miscela quando la potenza scende al di sotto di un certo valore predisposto, oppure in un punto specifico per esempio una zona di lavoro con massima efficienza di scambio e minori emissioni.

Si è in pratica constatato come il dispositivo secondo il presente trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto permette di auto-adattare i parametri della combustione dei vari tipi di gas presenti nella rete di distribuzione ai valori predisposti in fase di messa a punto.

Claims (6)

1. Dispositivo di regolazione e controllo fiamma per bruciatori premiscelati, comprendente una ventola (3) atta ad immettere una miscela di aria e gas in una camera di combustione (1), una valvola di gas (7) atta a consentire il passaggio di gas che deve essere miscelato da detta ventola (3) con aria, un'unità elettronica di controllo (8) atta a controllare detta ventola (3), mezzi sensori di aria (9) per controllare la portata di aria, e almeno un elettrodo di ionizzazione e accensione (11) inserito in detta camera di combustione (1) e collegato a detta unità elettronica di controllo (8), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un sensore di temperatura (10) atto a rilevare la temperatura della superficie esterna di detta camera di combustione (1, detta temperatura essendo utilizzata per mantenere costante la curva di risposta della fiamma per tutto l'intervallo di lavoro, in modo da mantenere costante il rapporto aria-gas .

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un sensore di temperatura (10) atto a rilevare la temperatura della superficie esterna di detta camera di combustione (1) è associato a detta camera di combustione (1).

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori di aria (9) sono disposti a monte di detta ventola (3) .

4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori di aria (9) sono disposti a valle di detta ventola (3) .

5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un sensore di temperatura (10) è collegato a detta unità di controllo elettronica (8).

6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un elettrodo di ionizzazione e accensione (11) comprende un elettrodo di ionizzazione (11) ed un distinto elettrodo di accensione (12).