ITMO990026A1 - Bruciatore perfezionato - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriate

Bruciatore perfezionato

L'invenzione concerne un bruciatore perfezionato, in particolare un bruciatore cosiddetto " a rampette".

Per bruciatore cosiddetto "a rampette", si intende un bruciatore dotato di una pluralità di corpi di bruciatore, ciascuno dei quali costituisce un elemento miscelatore e distributore di un flusso di miscela di combustibile gassoso e aria. Detti corpi di bruciatore sono di tipo modulare e sono componibili in pacchi. All’interno di ciascun corpo di bruciatore é previsto un tubo di Venturi che sbocca in una camera posta all'uscita di detto tubo di Venturi; detta camera essendo chiusa superiormente da un diffusore, nel quale sono praticate delle aperture, ad esempio feritoie, per la fuoriuscita della miscela combustibile gassoso-aria.

E' noto da EP-A-0 695 911 , a nome della stessa richiedente, un bruciatore a rampette dotato di diffusore sul quale sono praticate file parallele di feritoie, continue o suddivise in gruppi, ciascuna fila di feritoie essendo separata da una fila adiacente da una zona dì superficie di diffusore non forata, cioè priva di feritoie. Ciascuna coppia di file adiacenti di feritoie genera una fiamma cosiddetta "lamellare", costituita da due fronti di fiamma divergenti aventi forma come di ali di farfalla. Una fiamma di questo tipo é descritta, ad esempio, in EP-B-0373157 e in EP-A 0537244, entrambi a nome della stessa richiedente.

Ad intervalli regolari lungo le file di feritoie, o all'estremità di ciascun gruppo di feritoie, nel caso di file di feritoie suddivise in gruppi, sono previste delle feritoie di maggior lunghezza, che si estendono per una lunghezza sostanzialmente pari alla larghezza di due file, o gruppi, adiacenti di feritoie e della zona centrale tra esse compresa. Queste feritoie di maggior lunghezza hanno lo scopo di limitare le deformazioni, e quindi i fenomeni dì fatica meccanica, del diffusore del bruciatore dovute alle variazioni di temperatura a cui esso é soggetto durante il funzionamento del bruciatore e alle diverse temperature esistenti nelle zone del diffusore interessate dalle feritoie e nelle zone del diffusore prive di feritoie.

Nei bruciatori a rampette del tipo sopra descritto, il diffusore é realizzato in acciaio avente elevata resistenza agli stress termici dovuti alle elevate temperature a cui é soggetto il diffusore durante la combustione della miscela combustibile gassoso aria, mentre il corpo di ciascun elemento miscelatore e distributore é realizzato, in genere, in acciaio alluminato, avente una molto minore resistenza agli stress termici. Detto corpo é superiormente dotato di una flangia che viene ribadita lungo il perimetro del diffusore, per realizzare il fissaggio del diffusore al corpo stesso. In tal modo, la parte di flangia ribadita sul diffusore, si trova esposta alle elevate temperature e agli stress termici che si verificano durante la combustione e tende a deteriorarsi rapidamente, il che limita in modo significativo la vita del bruciatore. E' possibile ovviare a questo inconveniente realizzando anche il corpo di bruciatore e, quindi la flangia di fissaggio del diffusore, in acciaio con elevata resistenza agli stress termici, ma ciò comporta un eccessivo aumento dei costi di produzione del bruciatore.

Per evitare un surriscaldamento del corpo del bruciatore, o per evitare di usare per esso leghe speciali ad alta resistenza termica, alcune soluzioni note prevedono che il diffusore si sovrapponga esternamente al corpo del bruciatore, accoppiandosi ad esso a guisa di "cappuccio". Queste soluzioni presentano però l'inconveniente di non garantire la tenuta tra corpo del bruciatore e diffusore, con conseguenti perdite di miscela, che comportano significativi effetti negativi sulle prestazioni del bruciatore, in particolare nel caso di bruciatori con basse emissioni di CO ed NOx.

Un altro inconveniente che si verifica nei bruciatori sopra descritti é il fenomeno dell'instabilità della fiamma, che viene provocata dall'aria secondaria che penetra nella zona di diffusore non forata tra file adiacenti di feritoie e può determinare un eccessivo raffreddamento dei fronti di fiamma, con conseguente instabilità.

Scopo della presente invenzione é di eliminare gli inconvenienti sopra indicati.

Secondo la presenta invenzione é previsto un bruciatore dotato di almeno un corpo di bruciatore alimentato con una miscela di combustibile gassoso e aria, detto corpo essendo internamente dotato di un tubo di Venturi, nel quale viene immessa detta miscela di combustibile gassoso e aria e di una camera di miscelazione e distribuzione di detta miscela, comunicante con detto tubo di Venturi, detta camera di miscelazione e distribuzione comunicando con un elemento diffusore dotato di aperture attraverso le quali detta miscela fuoriesce da detto corpo di bruciatore, detto elemento diffusore essendo accoppiato ad una flangia ricavata in detto corpo di bruciatore, caratterizzato dal fatto che detto elemento diffusore é dotato di orlo periferico dimensionato in modo da poter essere ribadito su detta flangia.

Ribadendo il l'orlo periferico del diffusore sulla flangia del corpo di bruciatore, si ottiene sia il vantaggio di schermare la flangia stessa proteggendola dalle elevate temperature e stress termici che si verificano durante il funzionamento del bruciatore, che il vantaggio di garantire la tenuta nell'accoppiamento tra diffusore e corpo del bruciatore. Ciò consente di aumentare in modo significativo la durata di vita del bruciatore, senza dover utilizzare, anche per il corpo del bruciatore, un materiale con elevata resistenza agli stress termici, e di evitare perdite di miscela con effetti dannosi sulle prestazioni del bruciatore.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, sul diffusore del bruciatore sono previsti dei mezzi di schermatura, atti a limitare l'afflusso di aria secondaria al flusso di miscela fuoriuscente dalle aperture praticate su detto diffusore.

Limitando l'afflusso di aria secondaria si eliminano i fenomeni di instabilità del fronte di fiamma generato dalla combustione di detta miscela, impedendo che l'aria secondaria raffreddi eccessivamente il fronte di fiamma.

L'invenzione sarà ora descritta nel seguito con l'ausilio delle tavole di disegno allegate, che ne illustrano un esempio di realizzazione non limitativo, in cui:

la figura 1 é una vista in elevazione di un corpo di bruciatore secondo il trovato;

la figura 2 é una vista da sinistra della figura 1 ;

la figura 3 é una sezione trasversale della parte superiore della figura 2;

la figura 4 é una vista dall'alto, parziale ed interrotta del diffusore del bruciatore della figura 1, illustrante una prima disposizione di feritoie sul diffusore del bruciatore e un primo modo di realizzare i mezzi di schermatura deH'aria secondaria;

la figura 5 é una vista dall'alto, interrotta, del diffusore del bruciatore della figura 1, illustrante una seconda disposizione di feritoie;

le figure da 6 a 10 sono viste dall'alto del diffusore del bruciatore di figura 1, illustranti ulteriori disposizioni delle feritoie;

la figura 11 é una vista dall'alto di un bruciatore secondo il trovato, illustrante un secondo modo per realizzare i mezzi di schermatura;

la figura 12 é una sezione lungo una linea XII-XII della figura 11.

Il bruciatore secondo l'invenzione comprende almeno un corpo 1 di bruciatore, del tipo cosiddetto " a rampette", comprendente al suo interno un tubo di Venturi 2, dotato di bocca 10 nella quale viene immessa una miscela di combustibile gassoso e aria primaria. Il tubo di Venturi 2, alla sua estremità opposta alla bocca 10, sbocca in una camera 4 di miscelazione e distribuzione, superiormente chiusa da un diffusore 3 nel quale sono praticate delle aperture 7, ad esempio in forma di feritoie, per la fuoriuscita e la successiva combustione di detta miscela di combustibile gassoso e aria primaria. IL diffusore 3 é realizzato in materiale resistente alle alte temperature, ad esempio in acciaio refrattario.

Il diffusore 3 é dotato di orlo periferico 6, che viene ribadito su una flangia 5 di cui é superiormente dotato il corpo 1, per fissare il diffusore 3 su detto corpo 1. La larghezza dell'orlo periferico 6 del diffusore 3 é convenientemente maggiore della larghezza della flangia 5, per consentire la ribaditura di detto orlo 6 su detta flangia 5.

Ribadendo l'orlo periferico 6 del diffusore 3 sulla flangia 5 del corpo 1, si impedisce alla flangia 5 di venire direttamente a contatto con le fiamme generate dalla combustione della miscela uscente dalle feritoie 7, riducendo così drasticamente la possibilità che la flangia 5 possa essere danneggiata dall'esposizione ad alte temperature e da stress termici, con conseguente significativo allungamento della vita del bruciatore. E' così possibile evitare l'impiego di materiale ad elevata resistenza agli stress termici nel realizzare il corpo 1 del bruciatore, e quindi la flangia 5, con notevole risparmio di costi, garantendo inoltre la tenuta tra diffusore e corpo del bruciatore.

In una prima versione dell'invenzione (Figura 4) le feritoie 7 sono orientate in direzione sostanzialmente perpendicolare ad un asse longitudinale A del diffusore 3 e sono disposte in gruppi 11 allineati su due file parallele sfalsate. Ciascun gruppo 11 e costituito da due sottogruppi di feritoie 7, separati da una zona intermedia 8 di diffusore priva di aperture. A ciascuna estremità di ciascun gruppo 11 di feritoie 7 sono previsti mezzi di schermatura atti ad impedire, o limitare, l'afflusso di aria secondaria in detta zona intermedia 8. Detti mezzi di schermatura sono costituiti da ulteriori aperture 9, ad esempio in forma di ulteriori feritoie, parallele alle feritoie 7 e aventi lunghezza superiore alla larghezza di detta zona intermedia 8. Ad esempio, la lunghezza delle ulteriori feritoie 9 può essere sostanzialmente uguale alla larghezza complessiva di ciascun gruppo 11 , come illustrato nella figura 4. Il flusso di miscela uscente dalle ulteriori feritoie 9 costituisce una barriera alla penetrazione dell'aria secondaria nella zona intermedia 8, il che consente di evitare un eccessivo raffreddamento dei fronti di fiamma con conseguente sensibile miglioramento della stabilità degli stessi.

Nella figura 5 é illustrata un'altra versione della presente invenzione, nella quale i gruppi 11 di feritoie sono disposti su un'unica fila sul diffusore 3.

Nella figura 6 é illustrata una ulteriore versione dell'invenzione, nella quale i gruppi 11 di feritoie 7 sono disposti su un'unica fila, sostanzialmente senza soluzione di continuità tra un gruppo e il gruppo successivo. In tal caso, per ostacolare la penetrazione deH'aria secondaria nella zona intermedia 8, é sufficiente disporre un'ulteriore feritoia 9, a ciascuna estremità della fila di gruppi 11 e una singola ulteriore feritoia 9, tra ciascun gruppo 11 di feritoie e i gruppi ad esso adiacenti.

Nella figura 7 é illustrata un'altra versione della presente invenzione, nella quale le feritoie 7 sono disposte in due file parallele continue, separate da detta zona intermedia 8. A ciascuna estremità della doppia fila di feritoie 7 é disposta una di dette ulteriori feritoie 9.

Nella figura 8 é illustrata un'ulteriore versione dell’invenzione nella quale sul diffusore 3 é praticata una doppia fila di feritoie 7 separate da una zona intermedia 8 nella quale sono praticate delle feritoie addizionali 12 per la fuoriuscita di detta miscela, disposte in direzione sostanzialmente perpendicolare alla direzione delle feritoie 7. A ciascuna estremità di detta doppia fila di feritoie 7 é disposta una di dette ulteriori feritoie 9. Le feritoie addizionali 12 servono a generare un fronte di fiamma nella zona intermedia 8, il che migliora ulteriormente la stabilità dei fronti di fiamma generati dalla miscela fuoriuscente dalle feritoie 7.

Nella figura 9 é illustrata un'ulteriore variante dell'invenzione, che differisce da quella illustrata in figura 8 per il fatto che dette ulteriori feritoie 9 sono disposte non solo alle estremità di detta doppia fila di feritoie 7, ma anche ad intervalli regolari lungo detta doppia fila di feritoie.

Nella figura 10 é illustrata un’ulteriore variante dell'invenzione, nella quale sul diffusore 3 é sono disposti dei gruppi 13 di feritoie, disposti su due file parallele sfalsate. Ciascun gruppo 13 comprende due sottogruppi di feritoie 7, orientate in direzione sostanzialmente perpendicolare all'asse longitudinale A del diffusore, separati da una zona intermedia 8 nella quale sono praticate dette feritoie addizionali 12 orientate in direzione sostanzialmente perpendicolare a dette feritoie 7. A ciascuna estremità di ciascun gruppo é inoltre disposta una di dette ulteriori feritoie 9.

Nelle figure 11 e 12 é illustrata una variante realizzativa di detti mezzi di schermatura, che sono costituiti da setti 14, disposti sostanzialmente in direzione perpendicolare alla superficie del diffusore 3. Detti setti 14 possono essere realizzati in metallo, in materiale ceramico, o, comunque, in materiale resistente alle elevate temperature di esercizio del bruciatore. Inoltre, detti setti 14 possono sostituire le ulteriori feritoie 9 in tutte le varianti della presente invenzione precedentemente descritte. E' da notare che ciascun corpo 1 di bruciatore può erogare una potenza termica fino a circa 3-4 kW, mentre nei bruciatori cosiddetti "a rampette" di tipo tradizionale, la potenza massima erogabile é non superiore ad 1,5-2 kW per corpo di bruciatore. Inoltre, a parità di potenza complessiva erogabile, i corpi 1 di bruciatore secondo il trovato richiedono dimensioni di camera di combustione sostanzialmente uguali rispetto ai bruciatori di tipo tradizionale, consentendo così di installare un minor numero di corpi 1 di bruciatori, per una potenza termica predeterminata, mantenendo inalterate le dimensioni esterne della camera di combustione, con risparmio nei costi e nei tempi di montaggio dei corpi di bruciatore nella camera di combustione.

Il trovato così concepito é suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti neN'ambito del concetto inventivo. Inoltre tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi ad essi tecnicamente equivalenti.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Bruciatore dotato di almeno un corpo (1) miscelatore e distributore di una miscela di combustibile gassoso e aria, detto corpo essendo internamente dotato di un tubo (2) di Venturi, nel quale viene immessa una miscela di combustibile gassoso e aria, e comprendendo un diffusore (3) dotato di aperture (7) per il passaggio di detta miscela uscente da detto tubo (2) di Venturi, detto corpo (1) essendo superiormente dotato di flangia (5) tramite la quale detto diffusore (3) viene accoppiato a detto corpo (1), caratterizzato dal fatto che detto diffusore (3) é dotato di orlo periferico (6) dimensionato in modo da poter essere ribadito sopra a detta flangia (5).
2. 2. Bruciatore secondo la rivendicazione 1, in cui dette aperture sono costituite da feritoie (7) tra loro parallele distribuite su almeno due file continue tra loro parallele, ciascuna fila di feritoie (7) essendo separata da una fila adiacente da una zona intermedia (8).
3. 3. Bruciatore secondo la rivendicazione 1, in cui dette aperture sono costituite da feritoie (7) tra loro parallele distribuite in gruppi di feritoie (11, 13) ciascuno comprendente due sottogruppi di feritoie (7) separati da una zona intermedia (8).
4. 4. Bruciatore secondo la rivendicazione 3, in cui detti gruppi (11; 13) di feritoie (7) sono disposti su almeno due file parallele, tra loro sfalsate.
5. 5. Bruciatore secondo la rivendicazione 3, in cui detti gruppi (11; 13) di feritoie (7) sono disposti su un'unica fila.
6. 6. Bruciatore secondo la rivendicazione 5, in cui detti gruppi (11; 13) di feritoie (7) sono disposti su detta unica fila, sostanzialmente senza soluzione di continuità.
7. 7. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 2 a 6, comprendente inoltre, mezzi di schermatura (9; 14) atti a limitare l'accesso di aria secondaria in detta zona intermedia (8).
8. 8. Bruciatore secondo le rivendicazioni 2 e 7, in cui detti mezzi di schermatura (9; 14) sono previsti alle estremità di dette file di feritoie (7).
9. 9. Bruciatore secondo la rivendicazione 7, quando dipendente da una delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui a ciascuna estremità di ciascuno di detti gruppi (11; 13) di feritoie (7) sono previsti detti mezzi di schermatura (9; 14).
10. 10. Bruciatore secondo le rivendicazioni 6 e 7, in cui tra ciascun gruppo (11; 13) di feritoie e un gruppo (11, 13) ad esso adiacente sono interposti detti mezzi di schermatura (9; 14).
11. 11. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 2 a 10, in cui dette feritoie (7) sono disposte in una direzione sostanzialmente perpendicolare ad un asse longitudinale (A) del diffusore (3).
12. 12. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 2 a 11, in cui detta zona intermedia (8) é dotata di aperture addizionali (12), per il passaggio di detta miscela.
13. 13. Bruciatore secondo la rivendicazione 12, in cui dette aperture addizionali hanno forma di feritoie (12).
14. 14. Bruciatore secondo la rivendicazione 13, in cui che dette feritoie addizionali (12) sono disposte in file tra loro parallele.
15. 15. Bruciatore secondo la rivendicazione 13, oppure 14, in cui dette feritoie addizionali (12) sono orientate in una direzione sostanzialmente perpendicolare a dette feritoie (7).
16. 16. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 7 a 15, in cui detti mezzi di schermatura sono costituiti da ulteriori aperture (9) per il passaggio di detta miscela.
17. 17. Bruciatore secondo la rivendicazione 16, in cui dette ulteriori aperture hanno forma di ulteriori feritoie (9).
18. 18. Bruciatore secondo la rivendicazione 16, in cui dette ulteriori feritoie (9) sono disposte in direzione sostanzialmente perpendicolare a un asse longitudinale (A) del diffusore (3).
19. 19. Bruciatore, secondo la rivendicazione 17, oppure 18, in cui dette ulteriori feritoie (9) hanno lunghezza maggiore della larghezza di detta zona intermedia (8).
20. 20. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 7 a 15, in cui detti mezzi di schermatura sono costituiti da mezzi a setto (14).
21. 21. Bruciatore secondo la rivendicazione 20, in cui detti mezzi a setto (14) sono disposti sostanzialmente perpendicolari alla superfìcie del diffusore (3).
22. 22. Bruciatore secondo la rivendicazione 20, oppure 21, in cui detti mezzi a setto (14) sono disposti in direzione sostanzialmente perpendicolare a un asse longitudinale (A) del diffusore (3).
23. 23. Bruciatore secondo la rivendicazione 22, in cui detti mezzi a setto (14) hanno lunghezza maggiore della larghezza di detta zona intermedia (8).
24. 24. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun corpo (1) di bruciatore é atto ad erogare una potenza termica di circa 3-4 kW.