ITMO20060007A1

ITMO20060007A1 - BURNER FOR OVENS FOR CERAMIC PRODUCTS

Info

Publication number: ITMO20060007A1
Authority: IT
Inventors: Maurizio Iacobucci
Original assignee: Maurizio Iacobucci
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-14
Also published as: EP1808641A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: BRUCIATORE PER FORNI PER PRODOTTI CERAMICI. attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled: BURNER FOR OVENS FOR CERAMIC PRODUCTS.

Oggetto della presente invenzione è un bruciatore per forni per prodotti ceramici. The object of the present invention is a burner for kilns for ceramic products.

In particolare l'invenzione di riferisce ad un bruciatore comprendente un corpo cavo di forma cilindrica che presenta un asse longitudinale ed è provvisto di un'apertura di ingresso per un fluido combustibile, di un'apertura di ingresso per un fluido comburente e di un'apertura di uscita per una miscela del fluido combustibile e del fluido comburente. Un disco miscelatore, posizionato all'interno del corpo cavo tra l'apertura di ingresso del fluido comburente e l'apertura di uscita, è rotante concentricamente al corpo cavo allo scopo di imprimere al fluido comburente una rotazione concentrica al corpo cavo. Tale disco miscelatore separa quella che può essere definita come una camera di ingresso del comburente da una camera che può essere definita di combustione. Mezzi di innesco, tipicamente un elettrodo in forma di un asta, sono predisposti per innescare una combustione nella miscela del fluido combustibile e del fluido comburente all'interno del corpo cavo, in particolare nella camera di combustione che è posta a valle del disco miscelatore. In particular, the invention relates to a burner comprising a cylindrical hollow body which has a longitudinal axis and is provided with an inlet opening for a combustible fluid, an inlet opening for a combustive fluid and a outlet opening for a mixture of the combustible fluid and the comburent fluid. A mixing disc, positioned inside the hollow body between the combustion fluid inlet opening and the outlet opening, rotates concentrically to the hollow body in order to impart a concentric rotation to the hollow body to the combustion fluid. This mixing disc separates what can be defined as a comburent inlet chamber from a chamber that can be defined as a combustion chamber. Ignition means, typically an electrode in the form of a rod, are arranged to initiate a combustion in the mixture of the combustible fluid and the comburent fluid inside the hollow body, in particular in the combustion chamber which is located downstream of the mixing disc.

Bruciatori di questo tipo sono noti e diffusi sul mercato. Nei bruciatori di tipo noto l'apertura di ingresso per il fluido combustibile è collocata in posizione concentrica al corpo cavo, Generalmente tale apertura di ingresso è posizionata in corrispondenza di un'estremità dell'elettrodo, in prossimità del punto in cui scocca la scintilla per l'incendio della miscela. Il fluido comburente invece confluisce al'interno della camera di combustione attraverso scanalature periferiche e fori del disco miscelatore. In queste condizioni, la combustione della miscela composta da combustibile e comburente si innesca in una zona in cui è presente un eccesso di combustibile. Il richiedente ha rilevato che ciò determina un decadimento del rendimento di combustione del bruciatore con una conseguente presenza relativamente alta di incombusti all'uscita del bruciatore. Burners of this type are known and widespread on the market. In burners of known type, the inlet opening for the combustible fluid is located in a concentric position to the hollow body. Generally this inlet opening is positioned at one end of the electrode, near the point where the spark strikes for the fire of the mixture. The combustion fluid, on the other hand, flows into the combustion chamber through peripheral grooves and holes in the mixing disc. Under these conditions, the combustion of the mixture consisting of fuel and comburent is triggered in an area where there is an excess of fuel. The Applicant has found that this causes a decline in the combustion efficiency of the burner with a consequent relatively high presence of unburnt materials at the burner outlet.

Scopo dell'invenzione è di offrire un bruciatore per forni per prodotti ceramici che consenta di migliorare il rendimento di combustione dei bruciatori di tipo noto. Tale scopo viene raggiunto disponendo un'apertura di ingresso per il fluido comburente che si apre sulla superficie interna del corpo cavo in modo che l'innesco della combustione avvenga in una zona in cui c'è un difetto di combustibile. Il combustibile alimenta la combustione in modo progressivo e lungo tutto lo sviluppo longitudinale del corpo cavo, migliorando il rendimento di combustione del bruciatore. The object of the invention is to offer a burner for kilns for ceramic products which allows to improve the combustion efficiency of burners of known type. This purpose is achieved by arranging an inlet opening for the combustion fluid which opens on the internal surface of the hollow body so that the ignition of the combustion takes place in an area where there is a fuel defect. The fuel feeds the combustion progressively and along the entire longitudinal development of the hollow body, improving the combustion efficiency of the burner.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del bruciatore secondo la presente invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata fatta qui di seguito con riferimento all'unito disegno, dato a titolo esemplificativo e non limitativo, Further characteristics and advantages of the burner according to the present invention will become clearer from the detailed description given below with reference to the attached drawing, given by way of non-limiting example,

Con riferimento alla figura indicata, il bruciatore secondo la presente invenzione comprende un corpo cavo 2 di forma cilindrica, preferibilmente realizzato in carburo di silicio, che presenta un asse longitudinale x ed è provvisto di una prima apertura di ingresso 3 per un fluido comburente, di una seconda apertura di ingresso 4 per un fluido combustibile e di un'apertura di uscita 5 per una miscela del fluido combustibile e del fluido comburente. Preferibilmente il corpo cavo 2 comprende quattro porzioni 21, 22, 23, 24 consecutivamente collegate tra loro. Una prima porzione 21 definisce una parete di fondo chiusa del corpo cavo 2 ed è disposta ad una prima estremità del corpo cavo 2 stesso. Una seconda porzione 22 reca la prima apertura di ingresso 3 la quale è posizionata all'estremità di un condotto 31 che si immette radialmente in tale seconda porzione 22. Una terza porzione 23 reca un'apertura di alimentazione 41 radiale per il fluido combustibile che si apre su un'intercapedine anulare 26 definita tra la superficie interna della terza porzione 23 ed un manicotto 25 disposto all'interno del corpo cavo 2. Tale intercapedine anulare 26 è in comunicazione con una sorgente di fluido combustibile (non illustrata) attraverso l'apertura di alimentazione 41 e con l'interno del corpo cavo 2 attraverso un'apertura che sarà illustrata nel seguito della descrizione. Una quarta porzione 24 del corpo cavo 2, che reca ad una estremità l'apertura di uscita 5, è associata alla terza porzione 23 e contribuisce a definire l'intercapedine anulare 26. With reference to the figure indicated, the burner according to the present invention comprises a cylindrical hollow body 2, preferably made of silicon carbide, which has a longitudinal axis x and is provided with a first inlet opening 3 for a combustive fluid, of a second inlet port 4 for a combustible fluid and an outlet port 5 for a mixture of the combustible fluid and the comburent fluid. Preferably the hollow body 2 comprises four portions 21, 22, 23, 24 consecutively connected to each other. A first portion 21 defines a closed bottom wall of the hollow body 2 and is arranged at a first end of the hollow body 2 itself. A second portion 22 carries the first inlet opening 3 which is positioned at the end of a duct 31 which enters radially into this second portion 22. A third portion 23 carries a radial supply opening 41 for the combustible fluid which flows opens on an annular gap 26 defined between the internal surface of the third portion 23 and a sleeve 25 arranged inside the hollow body 2. This annular gap 26 is in communication with a source of combustible fluid (not shown) through the opening supply 41 and with the inside of the hollow body 2 through an opening which will be illustrated in the following description. A fourth portion 24 of the hollow body 2, which bears the outlet opening 5 at one end, is associated with the third portion 23 and helps to define the annular interspace 26.

Un disco miscelatore 6 è posizionato all'interno del corpo cavo 2 tra la prima apertura di ingresso 3 e l'apertura di uscita 5. Tale disco miscelatore 6, che presenta un determinato spessore, è rotante concentricamente al corpo cavo 2 ed è dotato lateralmente di scanalature sagomate 6a che si sviluppano lungo direzioni tangenti ad un cilindro concentrico all'asse longitudinale x del corpo cavo 2. Il disco miscelatore 6 è dotato inoltre di fori passanti 6b che si sviluppano parallelamente all'asse longitudinale x del corpo cavo 2. Preferibilmente il disco 6 occupa interamente la sezione interna del corpo cavo 2, in modo che il fluido comburente fluisca verso l'apertura di uscita 5 lungo le scanalature sagomate 6a ed attraverso i fori passanti 6b. La rotazione del disco miscelatore 6 imprime al fluido comburente una rotazione concentrica all'asse longitudinale x in modo che, all'uscita del disco 6 stesso, il fluido comburente si muova verso l'apertura di uscita 5 avvitandosi attorno all'asse longitudinale x. A mixing disc 6 is positioned inside the hollow body 2 between the first inlet opening 3 and the outlet opening 5. Said mixing disc 6, which has a certain thickness, rotates concentrically to the hollow body 2 and is laterally equipped of shaped grooves 6a which extend along tangent directions to a cylinder concentric to the longitudinal axis x of the hollow body 2. The mixing disc 6 is also equipped with through holes 6b which extend parallel to the longitudinal axis x of the hollow body 2. Preferably the disc 6 entirely occupies the internal section of the hollow body 2, so that the comburent fluid flows towards the outlet opening 5 along the shaped grooves 6a and through the through holes 6b. The rotation of the mixing disc 6 gives the combustion fluid a concentric rotation to the longitudinal axis x so that, at the outlet of the disc 6 itself, the combustion fluid moves towards the outlet opening 5, screwing around the longitudinal axis x.

Mezzi di innesco 7, predisposti per innescare una combustione nella miscela del fluido combustibile e del fluido comburente airintemo del corpo cavo 2, sono disposti all'interno del corpo cavo 2. Preferibilmente tali mezzi di innesco 7 comprendono un elettrodo conformato ad asta e disposto concentricamente al corpo cavo 2 in modo che una scintilla scocchi a valle del disco miscelatore 6 rispetto al flusso del fluido comburente, flusso che è diretto dalla prima apertura di ingresso 3 all'apertura di uscita 5. Il disco miscelatore 6 è montato girevolmente sull'elettrodo 7. La seconda apertura di ingresso 4 si apre sulla superficie interna del corpo cavo 2 concentricamente all'asse longitudinale x a valle del disco miscelatore 6 rispetto al flusso del fluido comburente. Preferibilmente la seconda apertura di ingresso 4 è costituita da una pluralità di fori 4a disposti sulla superficie interna del corpo cavo 2 lungo una circonferenza concentrica all'asse longitudinale x. Alternativamente i fori 4a potrebbero essere sostituiti ad esempio da fessure circonferenziali. Triggering means 7, arranged to trigger a combustion in the mixture of the combustible fluid and the comburent fluid inside the hollow body 2, are arranged inside the hollow body 2. Preferably, these triggering means 7 comprise a rod-shaped electrode and arranged concentrically to the hollow body 2 so that a spark strikes downstream of the mixing disc 6 with respect to the flow of the combustive fluid, a flow which is directed from the first inlet port 3 to the outlet port 5. The mixing disc 6 is rotatably mounted on the electrode 7. The second inlet opening 4 opens on the internal surface of the hollow body 2 concentrically to the longitudinal axis x downstream of the mixing disc 6 with respect to the flow of the comburent fluid. Preferably the second inlet opening 4 is constituted by a plurality of holes 4a arranged on the internal surface of the hollow body 2 along a circumference concentric to the longitudinal axis x. Alternatively the holes 4a could be replaced for example by circumferential slits.

I fori 4a sono ricavati attraverso lo spessore del manicotto 25 e mettono in comunicazione l'intercapedine anulare 26 con l'interno del corpo cavo 2. Il fluido combustibile, alimentato all'apertura 41, riempie l'intercapedine anulare 26 ed entra aH'intemo del corpo cavo attraverso i fori 4a. Preferibilmente i fori 4a sono collocati a valle del disco miscelatore 6 nelle immediate vicinanze del disco stesso in modo che la miscelazione tra il combustibile ed il comburente avvenga non appena il comburente esce dalle scanalature sagomate 6a del disco miscelatore 6. Vantaggiosamente la miscela tra combustibile e comburente così ottenuta è estremamente omogenea in quanto il flusso di combustibile viene fiazionato in getti che si uniscono al fluido comburente in una zona in cui il fluido comburente ha un'alta dinamicità. Ciò determina un notevole innalzamento del rendimento di combustione del bruciatore. Il fluido comburente che proviene dai fori passanti 6b del disco miscelatore 6 contribuisce ad incrementare ulteriormente l'omogeneità della miscela. Vantaggiosamente inoltre la fiamma che si innesca a valle del disco miscelatore 6 si sviluppa avvitandosi attorno all'asse longitudinale x per effetto del moto impresso al fluido comburente dal disco miscelatore stesso. Tale dinamicità della fiamma consente che il calore prodotto dalla combustione si propaghi a distanze relativamente elevate dall'apertura di uscita 5 lungo l'asse longitudinale x, migliorando di conseguenza la diffusione dal calore prodotto dal bruciatore. The holes 4a are obtained through the thickness of the sleeve 25 and put the annular interspace 26 in communication with the interior of the hollow body 2. The combustible fluid, fed to the opening 41, fills the annular interspace 26 and enters the interior. of the hollow body through the holes 4a. Preferably the holes 4a are located downstream of the mixing disc 6 in the immediate vicinity of the disc itself so that the mixing between the fuel and the comburent takes place as soon as the comburent leaves the shaped grooves 6a of the mixing disc 6. Advantageously, the mixture between fuel and The combustion agent thus obtained is extremely homogeneous since the fuel flow is divided into jets which join the combustion fluid in an area in which the combustion fluid is highly dynamic. This determines a considerable increase in the combustion efficiency of the burner. The combustive fluid coming from the through holes 6b of the mixing disc 6 contributes to further increase the homogeneity of the mixture. Advantageously, moreover, the flame which is ignited downstream of the mixing disc 6 develops by screwing around the longitudinal axis x due to the motion imparted to the combustion fluid by the mixing disc itself. This dynamism of the flame allows the heat produced by combustion to propagate relatively long distances from the outlet opening 5 along the longitudinal axis x, consequently improving the diffusion of the heat produced by the burner.

Claims

CLAIMS 1) Burner for kilns for ceramic products, comprising: a cylindrical hollow body (2) which has a longitudinal axis (x) and is provided with at least a first inlet opening (3) for a combustive fluid, with a second opening inlet (4) for a combustible fluid and an outlet opening (5) for a mixture of the combustible fluid and the comburent fluid; a mixing disc (6), positioned inside the hollow body between the first inlet opening (3) and the outlet opening (5), which rotates concentrically to the hollow body (2); ignition means (7), arranged to trigger a combustion in the mixture of the combustible fluid and the comburent fluid inside the hollow body (2); characterized by the fact that the second inlet opening (4) opens on the internal surface of the hollow body (2) concentrically to the longitudinal axis (x) downstream of the mixing disc (6) with respect to the flow of the mixture of fuel and fluid oxidizing.

2) Burner according to claim 1, wherein the second inlet opening (4) consists of a plurality of holes (4a) arranged on the internal surface of the hollow body (2) along a circumference concentric to the longitudinal axis (x) and next to the mixer disc (6).

3) Burner according to claim 2, in which the holes (4a) are obtained through the thickness of a sleeve (25), arranged inside the hollow body (2), which defines with the internal surface of the hollow body (2) an annular gap (26) which is in communication with a source of combustible fluid through a radial supply opening (41).

4) Burner according to one of the preceding claims, in which the hollow body (2) is made of silicon carbide.

5) Burner according to one of claims 1 to 3, wherein said mixing disc (6) is laterally equipped with shaped grooves (6a) which extend along tangent directions to a cylinder concentric to the longitudinal axis (x) of the hollow body ( 2).

6) Burner according to claim 5, wherein the disc (6) is provided with through holes (6b) which extend parallel to the longitudinal axis (x) of the hollow body (2).

7) Burner according to claim 6, wherein the disc (6) entirely occupies the internal section of the hollow body (2), so that the combustion fluid flows towards the outlet opening (5) along the shaped grooves (6a) and through the through holes (6b).

8) Burner according to one of the preceding claims, in which the ignition means (7) comprise an electrode shaped like a rod and arranged concentrically to the hollow body (2) so that a spark strikes downstream of the mixing disc (6) with respect to the flow of the mixture of the combustive fluid.

9) Burner according to claims 7 and 8, wherein the disc (6) is rotatably mounted on the electrode (7).