ITMO990266A1 - Dispositivo scambiatore di calore per forni adibiti alla cottura di alimenti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di breveto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: DISPOSITIVO SCAMBIATORE DI CALORE PER FORNI ADIBITI ALLA COTTURA DI ALIMENTI.

Forma oggeto del presente trovato un dispositivo scambiatore di calore per forni adibiti alla cottura di alimenti.

Esso è del tipo che circonda una ventola radiale che fa circolare il fluido vettore di calore ( ad esempio aria o aria e vapore d’acqua) ed è alimentato dai gas caldi della combustione prodotti da un bruciatore.

Sono noti scambiatori del tipo indicato che sono costituiti da un tubo, preferibilmente munito di vorticatori interni per aumentare lo scambio termico, che è avvolto a spirale atorno alla ventola radiale. A un’estremità del deto tubo è predisposto un bruciatore munito di soffiante che convoglia i gas caldi della combustione all’ interno del tubo medesimo. L’altra estremità scarica diretamente all’esterno o in un camino.

Un altro tipo di realizzazione nota, illustrato nella pubblicazione europea EP 0 856 705, mostra uno scambiatore che è costituito da un tubo, all’ interno del quale fluiscono i gas caldi prodotti da un bruciatore, che circonda la ventola senza avvolgersi a spirale attorno ad essa, ma che è ripiegato in modo da dar origine a due rami accostati e paralleli uniti da una curva libera a 360°. In questo modo la curvatura libera assorbe le dilatazioni termiche cosicché i punti di fissaggio del tubo non sono sollecitati dalle dilatazioni termiche cui il tubo stesso è assoggettato.

Tali realizzazioni note presentano però parecchi inconvenienti e limitazioni.

Una limitazione, è costituita dal fatto che la disposizione dei tubi attorno alla ventola non assicura una copertura completa e sufficientemente uniforme della zona maggiormente ventilata posta perifericamente attorno alla ventola. Cosa questa che incide negativamente sulle condizioni di scambio termico.

Altre limitazioni discendono dal verificarsi di una non ottimale situazione di scambio termico all’ interno dei tubi.

Scopo del presente trovato è quello di ovviare ai limiti ed alle manchevolezze della tecnica nota.

Un vantaggio del trovato in oggetto consiste nell’ essere in grado di realizzare un’elevata efficienza della scambio termico che consente di evitare il ricorso a mezzi di incremento dello scambio termico stesso che complicherebbero lo scambiatore rendendone difficile se non impossibile la pulibilità.

Un altro vantaggio del trovato risiede nel fatto che , grazie all’ efficienza dello scambio termico raggiunta in prossimità della ventola, la vaporizzazione dell’acqua (nel caso di forni misti, a produzione diretta di vapore) avviene direttamente sui tubi anziché mediante mezzi aggiuntivi. Ciò risulta più economico e favorisce l’uniformità di distribuzione del vapore e delle temperature all’ interno della camera di cottura nella quale è inserito lo scambiatore.

Un ulteriore vantaggio del trovato consiste nel fatto che il bruciatore si trova in un recinto chiuso aH’intemo della camera di combustione che a sua volta è collocata nella camera di cottura. Questa disposizione risulta assai sicura perché in caso di malfunzionamento del circuito di alimentazione del gas o del bruciatore stesso è scongiurato il pericolo di trafilamenti: il circuito di alimentazione del gas alla camera di combustione rappresenta un’unica entità completamente chiusa.

Un altro vantaggio ancora è, infine, rintracciabile nel fatto che è previsto Γ impiego di un bruciatore cosiddetto “a torcia”, in cui la miscelazione di aria e combustibile avviene in tre stadi successivi, ciò che produce una fiamma assai lunga che investe i tubi per un tratto molto esteso.

Questi scopi e vantaggi ed altri ancora vengono tutti raggiunti dal trovato in oggetto così come esso risulta caratterizzato dalle rivendicazioni sotto riportate.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente ritrovato meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di alcune forme preferite, ma non esclusive, di realizzazione del trovato medesimo, illustrate a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, nelle allegate figure in cui:

la figura 1 ne mostra una schematica vista in prospettiva; la figura 2 mostra, in scala ingrandita, un particolare, parzialmente sezionato di figura 1;

la figura 3 ne mostra una schematica vista frontale;

- la figura 4 mostra, in scala ingrandita un particolare di figura 3 sezionato secondo il piano di traccia I-I della stessa figura 3;

la figura 5 mostra lo stesso particolare di figura 2 relativo ad un’altra forma di realizzazione.

Con riferimento alle menzionate figure, con 1 si è complessivamente indicata la camera di cottura di un forno adibito alla cottura di alimenti nella quale è collocato un dispositivo scambiatore di calore che circonda una ventola radiale 2 ed è associato a un bruciatore 3 alimentato mediante una soffiante.

II bruciatore 3 si trova all’interno della camera di combustione che a sua volta è collocata nella camera di cottura 1. La suddetta camera di combustione è schematicamente suddivisa in due parti dalla presenza di un diaframma atto a calibrare l afflusso di aria necessaria alla combustione. A monte del detto diaframma avviene l alimentazione del gas e dell’aria comburente attraverso due circuiti separati, mentre a valle dello stesso ha luogo la miscelazione.

In caso di malfunzionamento del dispositivo di sicurezza che rileva la presenza della fiamma, la disposizione dei componenti sopra descritti risulta assai sicura perché, anche nelle condizioni più sfavorevoli, la miscela di gas non può trafilare all ’estero della camera di combustione a monte del diaframma, ma ha come unica via d’uscita i condotti 5 collegati al sistema di evacuazione.

Il bruciatore è preferibilmente del tipo cosiddetto “a torcia”, in cui la miscelazione di aria e combustibile avviene in tre stadi successivi, ciò che produce una fiamma assai lunga che investe i tubi che costituiscono lo scambiatore per un tratto molto esteso.

Lo scambiatore di calore vero e proprio comprende un primo tratto di di condotto 4, in cui affluiscono i gas della combustione, che, prima di aver completato un giro attorno alla detta ventola 2, si biforca in almeno due condotti o tubi 5 che si sviluppano intorno alla ventola 2 con i rispettivi assi giacenti in piani paralleli al piano contenente l’asse del detto primo tratto di condotto 4.

In particolare i piani paralleli contenenti gli assi dei detti condotti o tubi 5 e l’asse del detto primo tratto di condotto 4 sono perpendicolari all’asse di rotazione della detta ventola radiale 2.

I condotti o tubi 5 sono disposti in modo da circondare completamente la ventola radiale 2.

Le parti terminali dei due condotti o tubi 5 sfociano in un collettore 6 il quale individua una camera che è attraversata dalle parti iniziali dei condotti o tubi 5 medesimi.

Il collettore 6 comunica direttamente con uno scarico 10 mediante il quale i fumi della combustione vengono espulsi dopo aver ceduto buona parte dell’energia termica.

Il primo tratto di condotto 4 si biforca nei due condotti o tubi 5 per tramite di una camera di raccordo 8 che è contigua alla camera individuata dal collettore 6.

La camera individuata dal collettore 6 è divisa da un setto separatore 9 il quale ha il compito di mantenere divisi fino allo scarico 10 i flussi in uscita dai condotti o tubi 5.

Nella forma di realizzazione illustrata il collettore 6, così come la camera 7 da esso individuata, hanno forma parallelepipeda. Il bruciatore 3 è preferibilmente un bruciatore a torcia in cui la miscelazione di aria e combustibile avviene in tre stadi successivi, ciò che produce una fiamma assai lunga che investe il primo tratto di tubo 4 per una considerevole estensione facilitando lo scambio termico.

Le luci (sezioni interne) di passaggio in qualunque punto del detto primo tratto di condotto 4 e dei due condotti o tubi 5 sono completamente libere e del tutto sprovviste da elementi vorticatori o turbolatori aventi il compito di rendere vorticoso il moto dei gas caldi allo scopo di incrementare lo scambio termico.

Le superfici esterne del primo tratto di condotto 4 e dei due condotti o tubi 5 sono lisce.

La biforcazione in corrispondenza della camera di raccordo 8 rompe lo strato laminare della corrente di gas caldi aumentando la capacità di scambio termico e dunque migliorando l efficienza del dispositivo scambiatore.

Queste condizioni, insieme con la completa e regolare copertura della zona periferica maggiormente ventilata, consentono di realizzare le migliori condizioni di scambio coniugando la migliore efficienza complessiva dello scambiatore con una notevole semplicità costruttiva (tubi lisci) che ne rende l impiego particolarmente conveniente sia sotto l aspetto della pulibilità sia in relazione al fatto di consentire ( nel caso di forni misti a produzione diretta del vapore) la vaporizzazione del vapore direttamente sulle superfìci esterne dei tubi senza l’impiego di mezzi aggiuntivi.

Secondo una variante realizzativa non illustrata nelle allegate figure il collettore in cui si verifica rincontro del tratto di condotto 4 e dei condotti 5 è costituito da due camere fisicamente separate: la prima che realizza la biforcazione del tratto di condotto 4 nei due condotti 5; la seconda che fa confluire i gas combusti nell’unico scarico. La forma delle dette semicamere non è necessariamente parallelepipeda.

Un’ulteriore possibile forma di realizzazione, illustrata nella figura 5, prevede un raccordo a “Y” 7 tra il tratto di condotto 4 e i condotti 5 a formare la biforcazione a valle della quale i condotti 5 giungono poi separatamente allo scarico 10.

Secondo un’ulteriore variante realizzativa, illustrata nella figura 6, è previsto un raccordo a “T” 11 tra il tratto di condotto 4 e i condotti 5 a formare la biforcazione a valle della quale i condotti 5 giungono poi separatamente allo scarico 10.

Ovviamente al trovato potranno essere apportate numerose modifiche di natura pratico-applicativa dei dettagli costruttivi, in particolare di quelli relativi alla biforcazione, senza che per altro si esca dall'ambito di protezione dell'idea inventiva come sotto rivendicata.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo scambiatore di calore per forni adibiti alla cottura di alimenti, del tipo che circonda una ventola radiale (2) ed è associato a un bruciatore (3) alimentato mediante una soffiante, caratterizzato per il fatto che comprende un primo tratto di condotto (4), in cui affluiscono i gas della combustione, che, prima di aver completato un giro attorno alla detta ventola (2), si biforca in almeno due condotti o tubi (5) che si sviluppano intorno alla ventola (2).
2. 2. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che i detti condotti o tubi (5) si sviluppano intorno alla ventola (2) con i rispettivi assi giacenti in piani paralleli al piano contenente l’asse del detto primo tratto di condotto (4).
3. 3. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato per il fatto che i piani paralleli contenenti gli assi dei detti condotti o tubi (5) e l’asse del detto primo tratto di condotto (4) sono perpendicolari all’asse di rotazione della detta ventola radiale (2).
4. 4. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 caratterizzato per il fatto che i detti condotti o tubi (5) circondano pressoché completamente la detta ventola radiale (2).
5. 5. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato per il fatto che le parti terminali degli almeno due condotti o tubi (5) sfociano in un collettore (6) il quale individua una camera che è attraversata dalle parti iniziali dei condotti o tubi (5) medesimi; detto collettore (6) adducendo direttamente a uno scarico (10).
6. 6. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato per il fatto che il detto primo tratto di condotto (4) si biforca negli almeno due condotti o tubi (5) per tramite di una camera di raccordo (8) che è contigua alla camera individuata dal collettore (6).
7. 7. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 6 o 5, caratterizzato per il fatto che la detta camera individuata dal detto collettore (6) è divisa da un setto separatore (9) il quale ha il compito di mantenere divisi fino allo scarico (10) i flussi in uscita dai detti condotti o tubi (5).
8. 8. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 5 o 6 o 7, caratterizzato per il fatto che il detto collettore (6), così come la camera da esso individuata, hanno forma parallelepipeda.
9. 9. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato per il fatto che il tratto di condotto (4) si biforca nei due condotti o tubi (5) che si sviluppano intorno alla ventola (2) mediante un raccordo a “Y” 7 .
10. 10. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato per il fatto che il tratto di condotto (4) si biforca nei due condotti o tubi (5) che si sviluppano intorno alla ventola (2) mediante un raccordo a “T” (11).
11. 11. Dispositivo scambiatore di calore secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato per il fatto che i condotti (5) giungono separatamente allo scarico (10).
12. 12. Dispositivo scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato per il fatto che il detto bruciatore (3) è un bruciatore a torcia.
13. 13. Dispositivo scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato per il fatto che il detto primo tratto di condotto (4) e gli almeno due condotti o tubi (5) hanno le superimi esterne lisce.
14. 14. Dispositivo scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato per il fatto che le luci (sezioni interne) di passaggio in qualunque punto del detto primo tratto di condotto (4) e degli almeno due condotti o tubi (5) sono completamente libere.
15. 15. Dispositivo scambiatore di calore per forni adibiti alla cottura di alimenti secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure dei disegni allegati e per gli scopi sopra citati.