ITMO20000010A1

ITMO20000010A1 - Bruciatore dotato di mezzi di protezione contro surriscaldamenti della testa del bruciatore

Info

Publication number: ITMO20000010A1
Application number: IT2000MO000010A
Authority: IT
Inventors: Feliciano Lasagni; Massimo Gilioli
Original assignee: Worgas Bruciatori Srl
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2001-08-02
Also published as: AU2001228739A1; IT1315588B1; WO2001057438A1; US20030148240A1; EP1254340A1

Description

Descrizione di invenzione industriale

Bruciatore dotato di mezzi di protezione contro surriscaldamenti della testa del bruciatore.

L'invenzione concerne un bruciatore dotato di mezzi di protezione contro surriscaldamenti della testa del bruciatore .

Un bruciatore, in particolare un bruciatore alimentato con combustibile gassoso, é costituito da un corpo metallico nel quale viene immessa una miscela di aria e combustibile; in una parte di detto corpo, denominata testa, sono praticate delle feritoie dalle quali detta miscela fuoriesce e viene portata a combustione.

Il corpo del bruciatore, durante il suo funzionamento viene sottoposto a sollecitazioni termiche dipendenti dalla temperatura massima di esercizio del bruciatore e dai gradienti di temperatura a cui é sottoposto il bruciatore. Eccessive sollecitazioni termiche possono abbassare sensibilmente la durata di vita del bruciatore. Quando un bruciatore é installato in una caldaia con un elevata potenza specifica, la temperatura della camera di combustione, in particolare delle sue pareti, raggiunge valori molto elevati. Ciò determina un intenso irraggiamento di calore verso il bruciatore alloggiato nella camera di combustione, il che da luogo ad effetti negativi quali un surriscaldamento del corpo del bruciatore, che determina un accorciamento della durata di vita del bruciatore stesso, ed un aumento di temperatura della miscela immessa nel corpo del bruciatore, con conseguente diminuzione della densità dell'aria nella miscela e, quindi, diminuzione della massa d'aria nella miscela per unità di massa di combustibile. Questo determina un aumento della produzione di NOx durante la combustione con aumento quindi delle emissioni inquinanti del bruciatore. Inoltre, l'aumento della temperatura della miscela determina un aumento della velocità di combustione della stessa, aumentando il surriscaldamento della superficie del bruciatore.

Inoltre, nei bruciatori ad aspirazione naturale nei quali, nelle condizioni di funzionamento alla massima potenza, cioè alla potenza nominale, la miscela di aria e combustibile gassoso che viene immessa nel bruciatore é di tipo iperstechiometrico, si verifica l'inconveniente che, in condizioni di funzionamento a potenza ridotta, cioè a potenza inferiore alla potenza nominale, la capacità di trascinamento di aria da parte del getto di gas immesso nel bruciatore si riduce significativamente. Questa riduzione della capacità di trascinamento del gas, comporta una riduzione del tasso di aerazione della miscela. Quando il tasso di aerazione approssima il valore stechiometrico, -la combustione della miscela avviene molto vicino alla superficie della testa del bruciatore che, pertanto, si riscalda molto più che nelle condizioni di funzionamento a potenza nominale, nelle quali la combustione della miscela avviene a una certa distanza dalla superficie della testa del bruciatore. Questo surriscaldamento genera delle tensioni meccaniche dovute ai vincoli strutturali della testa del bruciatore, dette tensioni meccaniche, unitamente alla diminuita resistenza meccanica del materiale della testa del bruciatore, a causa del surriscaldamento, possono provocare, in breve tempo, danni meccanici alla testa del bruciatore, fino a condurre alla sua rottura, con conseguente necessità di sostituire l'intero bruciatore.

Nello stato della tecnica noto, si é cercato di ovviare ai fenomeni di surriscaldamento sopra menzionati raffreddando la testa del bruciatore mediante condotti interni ad essa, nei quali viene fatta circolare acqua di raffreddamento. Questa soluzione presenta diversi inconvenienti. Innanzitutto il sistema di raffreddamento della testa del bruciatore comporta notevoli costi aggiuntivi; inoltre, l'acqua che circola nei condotti di raffreddamento provoca, nel tempo, l'accumulo di depositi che riducono sensibilmente la capacità di raffreddamento del sistema, con il rischio che si verifichino sovrariscaldamenti locali della testa del bruciatore, con conseguenti danni strutturali, e rumore dovuto alla circolazione dell'acqua nei condotti intasati da detti depositi-e/o a risonanze dovute a un cambio della frequenza propria di risonanza del bruciatore.

In alcune condizioni, ad esempio nel funzionamento a potenza minima, il tiraggio della caldaia determina un'eccessiva aspirazione di aria primaria, con conseguente cattiva combustione ed eccessive emissioni di CO. Il raffreddamento della testa del bruciatore aggrava, in tali-condizioni, il fenomeno dell'eccessiva aspirazione di aria primaria.

Inoltre, Il raffreddamento della testa del bruciatore determina, in particolari condizioni di funzionamento a potenza minima, l'aspirazione di una quantità eccessiva di aria primaria che comporta un aumento di emissioni di CO per incompleta combustione della miscela.

Altre soluzioni note dallo stato della tecnica, per ovviare al surriscaldamento della testa del bruciatore, prevedono l'impiego di materiali ad alta resistenza alla temperatura, con struttura sostanzialmente con consistenza di tessuto, per la realizzazione della testa del bruciatore. Queste soluzioni comportano un costo molto elevato e, inoltre, non consentono di realizzare bruciatori ad aspirazione naturale, a causa delle elevate perdite di carico dovute alla struttura del materiale utilizzato.

La presente invenzione si propone di fornire dei mezzi per controllare gli effetti della temperatura sulla testa di un bruciatore e il fenomeno dell'eccessiva aspirazione di aria primaria, che siano semplici, efficaci e poco costosi.

Secondo la presente invenzione, viene fornito un bruciatore ad aspirazione naturale comprendente un corpo di bruciatore nel quale può essere immessa una miscela di combustibile ed aria, una testa di bruciatore .associata a detto corpo e dotata di una pluralità di aperture per il passaggio di detta miscela, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di schermatura di detta testa di bruciatore atti a limitare la temperatura massima che detta testa di bruciatore può raggiungere durante il funzionamento del bruciatore.

Detti mezzi di schermatura possono essere posizionati in modo da schermare la superficie di detto bruciatore dall'irraggiamento di calore proveniente dall'ambiente circostante il bruciatore, ad esempio le pareti di una camera di combustione nella quale sia inserito il brud atore.

In tal modo, i suddetti mezzi di schermatura consentono di impedire, o quanto meno limitare la trasmissione di calore per irraggiamento dalle pareti della camera di combustione alla superficie del corpo del bruciatore, interponendosi tra dette pareti e la superficie del bruciatore, in modo da assorbire, e in parte riflettere, il calore emesso per irraggiamento da dette pareti verso la superficie del bruciatore.

I mezzi di schermatura possono essere costituiti da un’ulteriore testa di bruciatore, dotata di ulteriori aperture per il passaggio di detta miscela, detta ulteriore testa di bruciatore essendo sovrapposta a detta testa di bruciatore ed essendo connessa ad essa tramite mezzi di connessione atti a non ostacolare dilatazioni termiche di detta ulteriore testa di bruciatore rispetto a detta testa di bruciatore.

L'ulteriore testa, potendosi dilatare liberamente é in grado di sopportare sollecitazioni termiche elevate, senza essere soggetta a sollecitazioni meccaniche di valore eccessivo, tali cioè da poterla danneggiare. Inoltre, l'ulteriore testa funge da schermo di protezione della testa del bruciatore contro dette elevate sollecitazioni termiche, evitando così che la testa del bruciatore possa raggiungere temperature eccessive. In tal modo la durata di vita della testa del bruciatore viene sensibilmente migliorata.

L'invenzione potrà essere meglio compresa e attuata dalla descrizione che segue, fatta a puro titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Figura 1 é una sezione parziale, schematica, della camera di combustione di una caldaia, nella quale sono installati una pluralità di bruciatori e una prima versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione; Figura 2 é una vista dall'alto di uno dei mezzi di schermatura mostrati in Figura 1;

Figura 3 é una vista da sinistra di Figura 2;

Figura 3a é una sezione trasversale di una prima variante dei mezzi di schermatura di Figura 2;

Figura 3b é una sezione trasversale di una seconda variante dei mezzi di schermatura di Figura 2;

Figura 4 é una vista schematica esplosa di un bruciatore tubolare con una seconda versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione;

Figura 5 é una sezione longitudinale della testa del bruciatore della Figura 4;

Figura 6 é una vista schematica di una testa di bruciatore dotata di una terza versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione;

Figura 7 é una sezione longitudinale della testa di bruciatore di Figura 6;

Figura 8 é una vista prospettica di un bruciatore del tipo cosiddetto "a rampette", dotato di una quarta versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione; Figura 9 é una vista dall'alto della Figura 8;

Figura 10 é la sezione X-X di Figura 9;

Figura 11 é una vista schematica di una di un bruciatore dotato di una quinta versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione;

Figura 12 é la sezione XII-XII di Figura 11;

Figura 13 é una vista schematica, prospettica, di un bruciatore dotato di una sesta versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione;

Figura 14 é una sezione longitudinale della Figura 13; Figura 15 é una vista schematica, prospettica, di un bruciatore dotato di una settima versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione;

Figura 16 é una vista in elevazione del bruciatore di Figura 15;

Figura 17 é una vista schematica, prospettica di una testa di bruciatore dotata di un'ottava versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione.

Figura 18 é una sezione longitudinale della testa di bruciatore di Figura 17;

Figure 19 e 20 illustrano una variante del bruciatore delle Figure 13 e 14.

Nella Figura 1 é rappresentata, in modo schematico, una camera di combustione di una caldaia, della quale é indicata una delle pareti 1 e nella quale é installata una pluralità di bruciatori 2, 2a. Una pluralità di mezzi di schermatura 3 é disposta tra ciascuna coppia di bruciatori 2 tra loro adiacenti e tra ciascun bruciatore 2a adiacente ad una parete 1 della camera di combustione e la rispettiva parete 1. I mezzi di schermatura sono costituiti da elementi piatti 3 aventi una dimensione maggiore orientata parallelamente all'asse longitudinale dei bruciatori 2. Gli elementi piatti 3 sono disposti in corrispondenza della parte superiore 5 di ciascun bruciatore 2, nella quale sono praticate le feritoie per la fuoriuscita e la successiva combustione della miscela di aria a combustibile con la quale é alimentato ciascun bruciatore 2. La posizione in altezza degli elementi piatti 3 é scelta in modo che essi restino al disotto del piano di innesco delle fiamme prodotte dalla combustione di detta miscela. Gli elementi piatti 3 si estendono, preferibilmente, per tutta la lunghezza della camera di combustione, in modo da schermare la massima superficie possibile del corpo dei bruciatori 2 dal calore irradiato dalle pareti 1 della camera di combustione. Preferibilmente, gli elementi piatti 3 non sono in contatto fisico con il corpo dei bruciatori 2, per evitare di trasmettere calore per conduzione ai bruciatori 2 stessi. In ogni caso, se fosse necessario, per supportare gli elementi piatti 3, prevedere dei punti di contatto fisico tra essi e i bruciatori 2, questi punti devono essere ridotti al minimo indispensabile, per minimizzare la trasmissione di calore per conduzione dagli elementi piatti 3 ai bruciatori 2.

Preferibilmente, ciascun elemento piatto 3 é supportato in maniera isostatica, per esempio alla struttura della camera di combustione. Ad esempio, esso può essere rigidamente fissato, ad una prima estremità, alla struttura della camera di combustione, mentre, ad una seconda estremità opposta a detta prima estremità, può essere fissato alla struttura della camera di combustione in modo da essere libero di muoversi in direzione di detta dimensione maggiore, per compensare le dilatazioni termiche a cui esso é soggetto. Ciascun elemento piatto 3 può essere inoltre dotato di almeno una nervatura 4 longitudinale di irrigidimento, per aumentarne la rigidezza flessionale.

Per realizzare gli elementi piatti 3 é .utilizzabile qualsiasi materiale che resista alle alte temperature, a rilevanti sollecitazioni termiche e che abbiano caratteristiche meccaniche che consentano di ottenere lastre di piccolo spessore con rigidità flessionale e/o torsionale elevata. Possono essere utilizzati, ad esempio, acciaio refrattario, materiale ceramico refrattario, o cermets.

Gli elementi piatti 3, disposti come precedentemente illustrato, vengono a trovarsi sul percorso dell'energia termica radiante emessa dalle pareti della camera di combustione 1 e diretta verso i bruciatori 2. Pertanto gli elementi piatti 3 schermano i bruciatori 2 impedendo che essi ricevano direttamente, sulla maggior parte della loro superficie, l'energia radiante emessa dalle pareti 1. Ciò determina una diminuzione .della temperatura massima che può essere raggiunta, a regime, dai corpi dei bruciatori 2, con aumento della durata di vita dei bruciatori 2 e diminuzione della presenza di NOx nei fumi della combustione. Nel caso in cui fosse necessaria una circolazione di aria secondaria, o di altro fluido gassoso, tra i bruciatori 2, detti elementi piatti 3 possono essere dotati di opportune aperture 51 (Figure 3a e 3b) che consentano detta circolazione, senza compromettere la schermatura dai bruciatori 2. Ad esempio, le aperture possono essere dotate di schermature laterali 52 (Figura 3a) o 53 (Figura 3b), atte ad impedire che il calore irradiato da dette pareti 1 possa raggiungere i bruciatori 2 passando attraverso i fori 51.

Nella figura 4 é illustrato un bruciatore tubolare 11 dotato di una seconda versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione. Il bruciatore 11 é dotato di corpo 12 comprendente nella sua parte superiore una testa 13, che é connessa al corpo del bruciatore, oppure é parte integrante di esso. In una zona 14 della testa 13, costituente il diffusore del bruciatore 11, sono ricavate delle aperture 15, ad esempio in forma di feritoie, per il passaggio di una miscela di aria e combustibile, immessa nel corpo 12 del bruciatore. Alla testa 13 del bruciatore 11 é sovrapposta un'ulteriore testa 16, costituente i suddetti mezzi di schermatura. L'ulteriore testa 16 é dotata di ulteriori aperture 17, ad esempio in forma di feritoie, per il passaggio di detta miscela. L'ulteriore testa 16 é fissata alla testa 13 del bruciatore tramite mezzi di fissaggio atti a consentire all'ulteriore testa 16, che si trova più vicino alla zona di innesco della combustione di detta miscela ed é pertanto soggetto alle temperature di esercizio più elevate, di dilatarsi termicamente rispetto alla testa 13 senza che questa dilatazione provochi nell'ulteriore testa 16 sollecitazioni meccaniche di valore eccessivo, cioè tali da provocare danni all'ulteriore testa 16. I mezzi di fissaggio sono di tipo sostanzialmente amovibile in modo da consentire di separare agevolmente l'ulteriore testa 16 dalla testa 13, senza danneggiare quest’ultima . In tal modo, qualora sia necessario, cioè nel caso in cui si debba-sostituire l'ulteriore testa 16, é possibile farlo senza dover sostituire il resto del bruciatore. I mezzi di fissaggio possono essere costituiti da saldatura S per punti realizzata preferibilmente in corrispondenza di una zona centrale dell'ulteriore testa 16. E' vantaggioso che i punti di saldatura siano ridotti al minimo, preferibilmente uno. In tal modo, l'ulteriore testa 16 risulta vincolata alla testa 13 solo in questo punto e sarà quindi libera di dilatarsi termicamente rispetto alla testa 13, senza che si generino significative sollecitazioni meccaniche dovute a questa dilatazione. In alternativa alla saldatura S per punti, può essere utilizzato qualsiasi mezzo di connessione atto a connettere in modo amovibile l'ulteriore testa 16 alla testa 13 del bruciatore in una zona limitata della sua superficie, come ad esempio una vite,-un rivetto, ecc., disposto in modo da consentire la massima libertà di movimento relativo tra la testa 13 e l'ulteriore testa 16. Per mantenere l'ulteriore testa 16 correttamente posizionata rispetto alla testa 13, sono previsti dei mezzi di guida, comprendenti, ad esempio, una coppia di rivetti 18, 19 fissati alla testa 13 e atti ad accoppiarsi con gioco con una coppia di intagli, 20, 21 praticati nelle zone di estremità dell'ulteriore testa 16. In tal modo, l'ulteriore testa 16 resta correttamente posizionato rispetto alla testa 13 e, quindi, rispetto al diffusore 14, anche quando si dilata per effetto delle sollecitazioni termiche alle quali é sottoposta durante il funzionamento del bruciatore 11.

Il dimensionamento delle feritoie 15 e delle ulteriori feritoie 17 e il posizionamento della ulteriore testa 16 rispetto alla testa 13 sono scelti in modo tale che, in condizioni di funzionamento alla massima potenza, le ulteriori feritoie 17 e le feritoie 15 siano allineate tra loro in modo da fornire la massima sezione di passaggio per la miscela di combustibile e aria con la quale é alimentato il bruciatore. Il dimensionamento delle feritoie é realizzato in modo che, in questa situazione, le perdite di carico dovute al passaggio della miscela attraverso le feritoie 15 e le ulteriori feritoie 17 siano sostanzialmente uguali alle perdite di carico che si hanno in un bruciatore tradizionale. Per ottenere questo, occorre compensare le maggiori perdite di carico che si hanno rispetto a un bruciatore tradizionale, a causa della maggiore lunghezza dei canali di passaggio della miscela attraverso la testa 13 e l'ulteriore testa 16. Questa compensazione può essere ottenuta, per esempio, con un aumento dell'area complessiva di passaggio per la miscela, rispetto ad un bruciatore tradizionale, o con l'adozione di forme di sezione delle feritoie che riducano le perdite di carico.

Qualora occorra ovviare all'inconveniente di un eccessivo tiraggio di caldaia, nelle condizioni di funzionamento di potenza minima o prossime alla potenza minima, é vantaggioso che il dimensionamento delle feritoie 15 e delle ulteriori feritoie 17 e il posizionamento della ulteriore testa 16 rispetto alla testa 13 sono scelti in modo tale che, in tali condizioni di funzionamento, la sezione di passaggio per la miscela di aria e combustibile risulti strozzata, in modo da ridurre la quantità d'aria aspirata dal bruciatore ed evitare un eccesso di aria primaria, che causerebbe un aumento delle emissioni di CO.

Se il bruciatore 11 funziona in condizioni nelle quali la combustione della miscela inizia vicino alla superficie della ulteriore testa 16, quest'ultima funge da schermo da schermo per la testa 13, evitando che questa possa surriscaldarsi e proteggendo così l'integrità del corpo 12 del bruciatore.

Nella Figura 6 é illustrato un bruciatore tubolare dotato di una terza versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione. Anche in questa terza versione, i mezzi di schermatura sono costituiti da un'ulteriore testa 16, connessa alla testa 13 tramite mezzi di connessione comprendenti una piastrina 22 ripiegata ad "U", che passa attraverso una prima apertura 23 praticata, ad esempio, in una zona di estremità della testa 13 e in una corrispondente seconda apertura 24, che si sovrappone a detta prima apertura 23 ed é praticata in una corrispondente zona di estremità dell'ulteriore testa 16. La piastrina 22 é montata a pressione in modo da vincolare tra loro la testa 13 e l'ulteriore testa 16 in corrispondenza di detta zona di estremità. L'estremità dell'ulteriore testa 16 opposta a quella in cui é praticata la seconda feritoia 23 è libera, in modo da consentire all'ulteriore testa 16 di dilatarsi rispetto alla testa 13, senza subire sollecitazioni meccaniche di entità pericolosa. La posizione di detta piastrina 22 può essere scelta in modo da avere il massimo dello scorrimento reciproco tra testa 13 e ulteriore testa 16 nella posizione più opportuna per la sovrapposizione delle feritoie 15 e delle ulteriori feritoie 17.

Nella Figura 8 é illustrato un bruciatore 25 del tipo cosiddetto a rampette; dotato di corpo 26, sulla cui parte superiore é fissata una testa di bruciatore 27, nella quale sono praticate delle aperture 28, ad esempio in forma di feritoie, per il passaggio di una miscela di combustibile e aria immessa nel corpo 26 del bruciatore. La zona della testa 27 nella quale sono praticate le feritoie 28 costituisce il diffusore del bruciatore 25.

Alla testa 27 é sovrapposta un'ulteriore testa 29, anch'essa dotata di ulteriori aperture 30 per il passaggio di detta miscela, ad esempio in forma di feritoie. L'ulteriore testa 29 costituisce una quarta versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione. Il dimensionamento e il posizionamento delle feritoie 28 e delle ulteriori feritoie 30 e il posizionamento della ulteriore testa 29 seguono i criteri precedentemente descritti, con riferimento alla seconda versione dei mezzi di schermatura, illustrata nelle Figure 4 e 5. L'ulteriore testa 29 é fissata alla testa 27 in una posizione predefinita, in modo analogo a quanto descritto in precedenza con riferimento al bruciatore illustrato nelle Figure 4 e 5. Ad esempio, l'ulteriore testa 29 può essere fissata in 29a alla testa 27 ad una sua prima estremità, mentre é libera all'estremità opposta a detta prima estremità, in modo da poter scorrere liberamente rispetto alla testa 27 quando si dilati a causa delle sollecitazioni termiche a cui é sottoposta in esercizio.

Nelle Figure 11 e 12 é illustrato un bruciatore 31 di tipo radiante dotato di una quinta versione dei mezzi di schermatura secondo l’invenzione. Il bruciatore 31 comprende un primo corpo tubolare 32, su una parte del quale é praticata una serie di aperture 32a, ad esempio in forma di feritoie, per il passaggio di una miscela di combustile ed aria con la quale é alimentato il bruciatore. Sopra al corpo tubolare 32 é investito un secondo corpo tubolare 33, dotato di ulteriori aperture 33a, ad esempio anch'esse in forma di feritoie, attraverso le quali può fuoriuscire la miscela che passa attraverso le feritoie 32a del primo corpo tubolare 32. Il secondo corpo tubolare 33 costituisce i mezzi di schermatura secondo l'invenzione. Il secondo corpo tubolare 33 é accoppiato al primo corpo tubolare 32 in modo da poter scorrere assialmente rispetto ad esso, per potersi dilatare liberamente, in esercizio, rispetto al primo corpo tubolare 32, a seguito delle sollecitazioni termiche a cui esso é sottoposto. Anche in questo caso, il dimensionamento e il posizionamento delle feritoie 32a e delle ulteriori feritoie 33a e il posizionamento del secondo corpo tubolare 33 seguono i criteri precedentemente descritti, con riferimento alla seconda versione dei mezzi di schermatura, illustrata nelle Figure 4 e 5.

Nelle Figure 13 e 14 é illustrato un bruciatore 34 dotato di una sesta versione dei mezzi di schermatura secondo l'invenzione. Il bruciatore 34 comprende un corpo tubolare 35 la cui parte superiore comprende una testa 35a di bruciatore nella quale sono praticate delle aperture 40, ad esempio in forma di feritoie, per il passaggio di una miscela di combustibile ed aria con la quale é alimentato il bruciatore 34. Alla testa 35a é sovrapposta un'ulteriore testa 36, anch'essa dotata di aperture 37, ad esempio in forma di feritoie, per il passaggio di detta miscela,, dopo che quest 'ultima é passata attraverso le feritoie 40 della testa 35a.

Detta ulteriore testa 36 costituisce i mezzi di schermatura secondo l'invenzione.

L'ulteriore testa 36 é fissata al corpo 35 tramite una coppia di elementi di fissaggio 38 in forma di squadrette, fissati al corpo 35 tramite punti di saldatura o qualunque altro mezzo di fissaggio, ad esempio viti, che ne consenta una agevole rimozione senza danneggiare ‘il corpo 35, quando occorra sostituire l'ulteriore testa 36. L'ulteriore testa 36 é inoltre fissata, preferibilmente in posizione centrale, in 36a, al corpo 35 tramite punti di saldatura, o qualunque altro mezzo idoneo a consentirne una semplice e sicura rimozione dal corpo 35. Le squadrette 38 sono sagomate e disposte in modo che l'ulteriore testa 36, a seguito delle variazioni termiche a cui é sottoposta durante l'esercizio, possa dilatarsi liberamente senza subire sollecitazioni meccaniche significative a causa di dette variazioni termiche. L'ulteriore testa 36 é disposta in modo che le feritoie 37 in essa praticate siano sostanzialmente allineate con le feritoie 40 della testa 35a. Nelle Figure 17 e 18 é illustrata una variante dei mezzi di schermatura illustrati nelle Figure 13 e 14. In questa variante, l'ulteriore testa 36 é connessa al corpo 35 del bruciatore tramite elementi di fissaggio 39 in forma di fascette, fissate al corpo 35 in modo analogo alle squadrette 38. Anche le fascette 39 sono disposte in modo da consentire all'ulteriore testa 36 di dilatarsi liberamente rispetto al corpo 35 del bruciatore, senza subire significative sollecitazioni meccaniche.

Nelle figure 19 e 20 é illustrata un'ancora ulteriore versione di un bruciatore secondo l'invenzione, nella quale il bruciatore 50 é del tipo con testa 41 sostanzialmente piana, alla quale é sovrapposta una ulteriore testa 42, anch'essa sostanzialmente piana. Sia la testa 41 che l'ulteriore testa 42 sono dotate di aperture 44 e 45, rispettivamente, ad esempio in forma di feritoie per il passaggio di una miscela di combustibile ed aria con la quale é alimentato il bruciatore.

La l'ulteriore testa 42 é connessa alla testa 41 tramite elementi di connessione 43, ad esempio a forma di "C", disposti lungo una coppia di lati opposti delle prima testa 41 e dell'ulteriore testa 42. Gli elementi di connessione 43 sono disposti in modo che l'ulteriore testa 42 possa dilatarsi liberamente rispetto alla testa 41, senza essere soggetta a significative sollecitazioni meccaniche. I due elementi di connessione 43 sono inoltre connessi al corpo del bruciatore in modo da poter essere agevolmente rimossi, nel caso in cui si debba sostituire la testa 41 o l'ulteriore testa 42. Il dimensionamento e il posizionamento delle feritoie 44 e 45 e il posizionamento della ulteriore testa 42 seguono i criteri precedentemente descritti, con riferimento alla seconda versione dei mezzi di schermatura, illustrata nelle Figure 4 e 5.

Nelle Figure 15 e 16 é illustrata una variante del bruciatore illustrato nelle Figure 13 e 14, nella quale l'ulteriore testa 36 é dotata di costole di estremità 46 e 47 e di una costola intermedia 48, disposte trasversalmente alla ulteriore testa 36 e sostanzialmente perpendicolari ad essa; La presenza delle costole 46, 47 e 48 consente di eliminare gli elementi di fissaggio 38 e di fissare l'ulteriore testa 36 al corpo 35 del bruciatore tramite saldatura per punti, realizzata, ad esempio, in corrispondenza della costola centrale 48. Ciò é possibile in quanto le costole 46, 47 e 48 costituiscono degli elementi di irrigidimento della ulteriore testa 36, impedendo che le sue estremità possano sollevarsi quando essa si riscalda. Inoltre, le costole 46, 47 e 48 garantiscono un riscaldamento più uniforme della ulteriore testa 36, riducendo così le sollecitazioni meccaniche dovute a riscaldamenti differenziali di detta ulteriore testa 36.

Nell'attuazione pratica, i materiali, le dimensioni e i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dal dominio giuridico della presente invenzione .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Bruciatore (2; 2a; 11; 25; 31; 34), comprendente un corpo di bruciatore (12; 26; 32; 35) nel quale può essere immessa una miscela di combustibile ed aria, una testa di bruciatore (14; 27; 32; 35a; 41) nella quale é praticata una pluralità di aperture (15; 28; 40; 44) per il passaggio di detta miscela, caratterizzato dal fatto che é associato a mezzi di schermatura (3; 16; 29; 33; 36; 42) di detta testa di bruciatore (14; 27; 32; 35; 41) atti a limitare la temperatura massima che detta testa di bruciatore (14; 27; 32; 35a; 41) può raggiungere durante il funzionamento del bruciatore (2; 2a; 11; 25; 31; 34).
2. Bruciatore secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di schermatura (3) sono posizionati in modo da schermare detta testa di bruciatore dall'irraggiamento di calore proveniente da pareti (1) di una camera di combustione in cui detto bruciatore (2; 2a) é inseribile.
3. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di schermatura (3) sono posizionati al di sotto del piano di innesco di fiamme prodotte dalla combustione di detta miscela.
4. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di schermatura comprendono almeno un elemento piatto (3).
5. Bruciatore secondo la rivendicazione 4, in cui detto almeno un elemento piatto (3) ha una dimensione maggiore orientata in direzione sostanzialmente parallela ad un asse longitudinale di detto bruciatore (2; 2a).
6. Bruciatore secondo la rivendicazione 4, oppure 5, in cui detto almeno un elemento piatto (3) é supportato in maniera isostatica.
7. Bruciatore secondo la rivendicazione 6, in cui detto almeno un elemento piatto (3) é rigidamente supportato, ad una prima estremità, ad un elemento di struttura di detta camera di combustione.
8. Bruciatore secondo la rivendicazione 6, oppure 7, in cui detto almeno un elemento piatto (3) é supportato, ad una seconda estremità opposta a detta prima estremità, ad un altro elemento di struttura di detta camera di combustione, in modo da poter scorrere in direzione parallela a detta dimensione maggiore.
9. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 4 a 8, in cui detto almeno un elemento piatto (3) é dotato di almeno una nervatura (4) di irrigidimento estendentesi in direzione sostanzialmente parallela a detta dimensione maggiore.
10. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 4 a 9, in cui detto almeno un elemento piatto (3) é dotato di aperture passanti (52).
11. Bruciatore secondo la rivendicazione 10, in cui dette aperture passanti (52) sono associate ad ulteriori mezzi di schermatura (52; 53).
12. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di schermatura (3) sono realizzati con un materiale resistente alle alte temperature e a rilevanti sollecitazioni termiche.
13. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di schermatura (3) sono realizzati con un materiale avente elevata stabilità flessionale e/o torsionale.
14. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di schermatura (3) sono realizzati con un materiale scelto in un gruppo comprendente acciaio refrattario, materiale ceramico refrattario e cermets.
15. Bruciatore secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di schermatura comprendono una ulteriore testa (16; 29; 33; 36; 42) di bruciatore, sovrapponibile a detta testa di bruciatore (14; 27; 32; 35a; 41) e fissata ad essa in modo da poter scorrere rispetto ad essa per effetto di dilatazioni termiche.
16. Bruciatore secondo la rivendicazione 15, in cui detta ulteriore testa di bruciatore (16; 29; 33; 36; 42) comprende una pluralità di ulteriori aperture (17; 30; 37; 45) per il passaggio di detta miscela.
17. Bruciatore secondo la rivendicazione 15, oppure 16, in cui dette ulteriori aperture (17; 30; 37; 45) sono allineabili con dette aperture (15; 28; 40; 44).
18. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui detta ulteriore testa di bruciatore (16; 29; 33; 36; 42) é connessa a detta testa di bruciatore (14; 27; 32; 35a; 41) tramite mezzi di connessione (S; 12; 19a; 26a; 28; 29; 33) sostanzialmente amovibili.
19. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 15 a 18, in cui detta testa di bruciatore (14) é dotata di primi mezzi di guida (19) per detta ulteriore testa di bruciatore (16), atti .ad accoppiarsi con secondi mezzi di guida (20, 21) previsti in detta ulteriore testa di bruciatore (16).
20. Bruciatore secondo la rivendicazione 19, in cui detti primi mezzi di guida comprendono mezzi a perno (19).
21. Bruciatore secondo la rivendicazione 19, oppure 20, in cui detti secondi mezzi di guida comprendono mezzi a feritoia (20, 21).
22. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 18 a 21, in cui detti mezzi di connessione comprendono mezzi a piastrina (22) ripiegata ad "U".
23. Bruciatore secondo la rivendicazionè 22, in cui detti mezzi a piastrina (22) ripiegata ad "U" sono inseribili in una prima apertura (23) praticata in detta testa di bruciatore (14) e in una corrispondente seconda apertura (24) praticata in detta ulteriore testa di bruciatore (16).
24. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 18 a 21, in cui detti mezzi di connessione comprendono mezzi a squadretta (38).
25. Bruciatore secondo la rivendicazione 24, in cui detti mezzi a squadretta (38) sono fissati in modo sostanzialmente amovibile a detta testa di bruciatore (35a), in prossimità delle estremità di detta ulteriore testa di bruciatore (36).
26. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 15 a 28, in cui detta ulteriore testa di bruciatore (36) é dotata di costole (46, 47, 48).
27. Bruciatore secondo la rivendicazione 26, in cui dette costole (46, 47,48) si estendono trasversalmente a detta ulteriore testa di bruciatore (16) e in direzione sostanzialmente perpendicolare alla superficie di detta ulteriore testa di bruciatore (16).
28. Bruciatore secondo la rivendicazione 26, oppure 27, in cui dette costole (46, 47, 48) comprendono una prima costola (46) disposta ad una prima estremità di detta ulteriore testa di bruciatore (16) e.una seconda costola (47) disposta ad una seconda estremità di detta ulteriore testa di bruciatore (16).
29. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 26 a 28, in cui dette costole (46, 47, 48) comprendono una ulteriore costola (48) disposta in una posizione sostanzialmente centrale di detta ulteriore testa di bruciatore (16).
30. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 18 a 21, in cui detti mezzi di connessione comprendono mezzi a fascia (39).
31. Bruciatore secondo la rivendicazione 30, in cui detti mezzi a fascia (39) sono fissati in modo sostanzialmente amovibile a detta testa, in prossimità delle estremità di detta ulteriore testa di bruciatore (36).
32. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 18 a 21, in cui detta testa di bruciatore é parte di un primo corpo tubolare (32) e detta ulteriore testa di bruciatore é parte di un secondo corpo tubolare (33), sostanzialmente concentrico esternamente a detto primo corpo tubolare (32).
33. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 18 a 21, in cui detta testa di bruciatore (41) e detta ulteriore testa di bruciatore (42) sono sostanzialmente piane.
34. Bruciatore secondo la rivendicazióne 33, in cui detta testa di bruciatore (41) e detta ulteriore testa di bruciatore (42) sono connesse tra loro tramite elementi di connessione (43) disposti lungo una coppia di corrispondenti lati opposti di detta testa di bruciatore (41) e detta ulteriore testa di bruciatore (42).
35. Bruciatore secondo la rivendicazione 34, in cui detti elementi di connessione (43) hanno sezione trasversale a forma come di "C".
36. Bruciatore secondo la rivendicazione 34, oppure 35, in cui detti elementi di connessione (43) sono connessi in modo amovibile al corpo del bruciatore.
37. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 16 a 36, in cui il dimensionamento di dette aperture (15; 28; 40; 44) e di dette ulteriori aperture (17; 30; 37; 45) e il posizionamento di detta ulteriore testa di bruciatore (16; 29; 33; 36; 42) rispetto a detta testa di bruciatore (14; 27; 32; 35a; 41) sono scelti in modo tale che, in condizioni di funzionamento alla massima potenza, le ulteriori aperture (17; 30; 37; 45) e le aperture (15; 28; 40; 44) siano allineate tra loro in modo da fornire la massima sezione di passaggio per detta miscela.
38. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 16 a 36, in cui il dimensionamento di dette aperture(15; 28; 40; 44) e di dette ulteriori aperture (17; 30; 37; 45) e il posizionamento di detta ulteriore testa di bruciatore (16; 29; 33; 36; 42) rispetto a detta testa di bruciatore (14; 27; 32; 35a; 41) sono scelti in modo tale che, in condizioni di funzionamento alla potenza minima o ad una potenza prossima alla potenza minima, la sezione di passaggio per detta miscela di aria e combustibile risulti strozzata.