ITMI941042A1

ITMI941042A1 - Caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto

Info

Publication number: ITMI941042A1
Application number: IT001042A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Belleli
Original assignee: Belleli Spa
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-11-23
Also published as: EP0684431A1; ITMI941042A0; IT1269820B

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce ad una caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi d ' azoto

Come è noto nelle caldaie da riscaldamento i focolari e gli elementi di scambio debbono tenere conto, nella loro concezione e realizzazione, di numerose esigenze tra cui quella di limitare la formazione di ossidi di azoto e quella di evitare che, nella zona terminale del circolo fumi, si abbiano a verificare condensazioni sulle pareti fredde.

Le soluzioni attualmente presenti sul mercato non hanno dato in genere risultati ottimali, in quanto non sempre si riusciva a conciliare le due esigenze contrastanti di avere una bassa temperatura dei fumi, per evitare la formazione degli ossidi di azoto, e di avere una temperatura sufficientemente elevata per evitare la formazione delle condense.

Il compito che si propone il trovato è appunto di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando una caldaia da riscaldamento, civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi d'azoto che consenta di apportare notevoli migliorie sia funzionali che strutturali alle soluzioni di tipo noto.

Nell'ambito del compito sopra esposto uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare una caldaia in cui si abbia la possibilità di contenere i tre passaggi o giri di fumo all'interno del tubo focolare, senza inversione di fiamma.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare una caldaia da riscaldamento che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza nell'uso.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare una caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio, e che, inoltre, sia competitiva da un punto di vista puramente economico.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto, secondo il trovato, comprendente un tubo focolare connesso, ad un'estremità, al bruciatore e definente, all'altra estremità, la camera fumi, detto tubo focolare essendo circondato dall'acqua di scambio termico, caratterizzato dal fatto di comprendere, in detto tubo focolare, dalla parte di detto bruciatore, una viroletta definente, con detto tubo focolare, una intercapedine in cui sono definiti primi condotti di passaggio dei fumi verso un collettore dalla parte della testata del bruciatore e secondi condotti sfocienti in detta camera fumi separata, tramite un diaframma da detto bruciatore.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui:

la figura 1 rappresenta schematicamente in sezione la caldaia da riscaldamento, secondo il trovato;

la figura 2 rappresenta una sezione del tubo focolare in corrispondenza della linea II-II di figura 1;

la figura 3 rappresenta una sezione del tubo focolare in corrispondenza della linea III-III di figura 3;

le figure 4, 5 e 6 rappresentano in scala ingrandita tre diverse forme di realizzazione sezionate lungo la linea III-III di figura 1.

Con riferimento alle citate figure, la caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto, secondo il trovato, che viene indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un tubo focolare 2 a sviluppo cilindrico che, ad una estremità, è connesso al bruciatore, genericamente indicato con la freccia 3, e, all'altra estremità definisce una camera fumi 4.

Attorno al tubo focolare 2, e più precisamente per una porzione del suo sviluppo longitudinale, risulta prevista una caldaia 5 che, in pratica, mantiene a contatto della superficie esterna del tubo focolare 2 l'acqua di scambio termico.

All'interno del tubo focolare 2, dalla parte del bruciatore 3, è prevista una viroletta 10 che, in gergo, viene definita "secca", in quanto non ha acqua sul lato non esposto alla fiamma. La viroletta 10 è realizzata preferibilmente in acciaio legato ferritico o austenitico e si sviluppa per una porzione della camera ingresso, indicata con 11, che risulta delimitata tra la parte di connessione al bruciatore 3 ed un diaframma 12 che interrompe in pratica il tubo focolare.

Nella intercapedine che risulta delimitata tra la viroletta 10 ed il tubo focolare 2 risultano definiti primi condotti di passaggio di fumi 20 che in pratica consentono il passaggio dei fumi dalla camera di ingresso 11 verso un collettore 21 che risulta definito, all'interno del tubo focolare 2, dalla parte su cui è posto il bruciatore 3.

Alternati con i primi condotti 20 sono previsti secondi condotti 30 che si sviluppano a contatto della superficie del tubo focolare 2 e sfociano nella camera fumi 4, oltrepassando il diaframma 12.

In pratica i fumi percorrono assialmente la viroletta 10 e, non potendo raggiungere la camera fumi 4, per la presenza del diaframma 12, una volta superato il bordo della viroletta 10 si spostano radialmente e invertono la loro direzione percorrendo i primi condotti 20 per giungere in corrispondenza del collettore 21 che, dal lato bruciatore, è protetto da uno strato in refrattario 25 ed immettersi successivamente nei secondi condotti 30 che sfociano nella camera fumi 4.

I secondi condotti 30 sono fissati mediante cordoni di saldatura 40 al tubo focolare 2 creando così un'ampia zona di contatto che facilita lo scambio termico.

Come evidenziato in figura 4 i condotti 30 possono presentare una conformazione sostanzialmente trapezoidale con i cordoni di saldatura disposti esternamente alla base maggiore o eventualmente, come evidenziato in figura 6 i punti di saldatura, indicati con 40a, possono interessare degli smanchi 41 definiti sulla superficie esterna della conformazione trapezoidale dei condotti 30; tra la base del trapezio ed il tubo focolare risulte definita una intercapedine, che è elemento importante per calibrare la trasmissione di calore.

Eventualmente i condotti 30 possono essere realizzati anche con un corpo ad U, indicato con 30a, che, in corrispondenza dei suoi rami liberi è dotato di cordoni di saldatura 40b al focolare.

La disposizione descritta consente di realizzare un percorso dei fumi a tre passaggi che consente di limitare il formarsi di ossidi di azoto, in quanto il tempo di permanenza dei fumi ad alta temperatura, cioè all'interno della viroletta, risulta molto breve.

Una volta che è stata superata l'estremità della viroletta 10, la temperatura si abbassa per la mancanza di irraggiamento diretto verso i tubi a sezione speciale ed inoltre la temperatura, verso la parte scoperta del tubo focolare risulta molto più fredda, in quanto il tubo focolare 2 è all'interno dell'acqua di scambio termico.

Inoltre la viroletta 10 limita la formazione di ossidi impedendo ulteriori contatti tra i fumi, durante il secondo passaggio o giro e l'aria comburente.

Viene altresì evitata la condensazione all'interno dei secondi condotti 30, in quanto i fumi che li percorrono cedono sì calore all'acqua attraverso la parete a contatto col tubo focolare, ma la riduzione di temperatura dei fumi è limitata dal fatto che, contemporaneamente, essi ricevono calore dai fumi che affluiscono nei primi condotti, che sono disposti alternati con i secondi condotti e, nella parte terminale, cioè nella parte immediatamente precedente allo sbocco nella camera fumi, ricevono calore per irraggiamento diretto dei fumi presenti nel focolare, fumi che sono ancora a temperatura elevata.

Va anche rilevato che la deformazione che si realizza per dilatazione termica della viroletta ha la funzione di portare la superficie della viroletta a stretto contatto con i secondi condotti incrementando così il passaggio di calore per conduzione.

In pratica viene quindi realizzata una caldaia da riscaldamento civile a tre passaggi, in cui il terzo passaggio è realizzato mediante condotti che sono delimitati dalla parete stessa del tubo focolare e da profilati che possono avere sezione aperta o sezione chiusa.

Inoltre il prevedere un tratto e più precisamente il tratto terminale del terzo passaggio che risulta esposto alla radiazione diretta dei fumi presenti nella camera di ingresso consente di evitare il verificarsi di condense all'interno dei condotti stessi, in quanto tali condotti vengono esposti, nella zona che potrebbe essere più critica per la formazione di condense, ad una radiazione diretta col calore.

Inoltre, l'ultimo tratto dei secondi condotti non è lambito all'esterno dall'acqua, per cui non essendo sottratto calore ai fumi, non è possibile il verificarsi della condensazione.

Da quanto sopra illustrato si vede quindi come il trovato raggiunga gli scopi proposti, ed in particolare si sottolinea il fatto che viene realizzata una caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto che consente di ottimizzare le prestazioni grazie ad una razionale scelta delle conformazioni dei condotti e delle varie sezioni.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo Inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa tempea e con bassi valori di ossidi di azoto, comprendente un tubo focolannesso, ad un'estremità, al bruciatore e definente, all'altra estrela camera fumi, detto tubo focolare essendo circondato dall’acqua di io termico, caratterizzata dal fatto di comprendere, in detto tubo are, dalla parte di detto bruciatore, una viroletta definente, con tubo focolare, una intercapedine in cui sono definiti primi condotti ssaggio dei fumi verso un collettore dalla parte della testata del atore e secondi condotti sfocienti in detta camera fumi separata, te un diaframma, da detto bruciatore.
2. Caldaia, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal che detta viroletta si sviluppa per una porzione della camera di ino definita tra detto bruciatore e detto diaframma.
3. Caldaia, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal che l'ultimo tratto dei secondi condotti non è lambito all'esterno acqua.
4. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratzata dal fatto che detti primi condotti sono disposti alternati con secondi condotti.
5. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratzata dal fatto che detti secondi condotti sono connessi a detto tubo are mediante cordoni di saldatura atti ad incrementare la zona di io termico per contatto con detto tubo focolare.
6. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti condotti presentano una conformazione sostanzialmente trapezoidale con detti cordoni di saldatura disposti esternamente alla base maggiore.
7. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tra la parete dei secondi condotti, realizzati con profilo chiuso, e la parete del tubo focolare, è realizzata una intercapedine.
8. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti secondi condotti sono realizzati con un corpo ad U connesso, in corrispondenza delle estremità libere dei suoi rami, a detto tubo focolare mediante cordoni di saldatura.
9. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti secondi condotti in corrispondenza della loro porzione terminale sono sottoposti all'irraggiamento dei fumi in detta camera di ingresso.
10. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la temperatura dei fumi in detti primi condotti si abbassa per l'eliminazione dell'irraggiamento diretto per la presenza di detta viroletta.
11. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la dilatazione termica di detta viroletta è atta ad incrementare il contatto superficiale con detti secondi condotti per incrementare lo scambio termico per conduzione.
12. Caldaia, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i tre passaggi dei fumi avvengono all’interno di detto tubo focolare
13. Caldaia da riscaldamento civile a tre giri di fumo, a bassa temperatura e con bassi valori di ossidi di azoto caratterizzata dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.