ITPD20070388A1

ITPD20070388A1 - BURNER, IN PARTICULAR GAS BURNER WITH PRE-MIXING

Info

Publication number: ITPD20070388A1
Application number: IT000388A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Beghi; Gianfranco Scribano
Original assignee: Sit La Precisa S P A Con Socio
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-20
Also published as: CN101861496A; EP2227655B1; WO2009065733A1; EP2227655A1; US20100291495A1

Description

DESCRIZI ONE DESCRIPTION

La presente invenzione concerne un bruciatore ed in particolare un bruciatore a gas con prem iscelazione, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale n. 1 . The present invention relates to a burner and in particular a gas burner with premixing, having the characteristics set out in the preamble of the main claim n. 1.

Nel settore tecnico specifico, è noto realizzare bruciatori a gas di tipo premiscelato la cui testa di combustione è destinata ad essere alloggiata in una camera di combustione in posizione affacciata ad uno scambiatore di calore il quale, investito dalle fiamme del bruciatore, provvede al riscaldamento del fluido in esso passante. Tipicamente il bruciatore è collegato ad una portella o altro sim ile elemento di chiusura della camera di combustione. In the specific technical sector, it is known to produce premixed gas burners whose combustion head is intended to be housed in a combustion chamber facing a heat exchanger which, hit by the flames of the burner, heats the fluid passing through it. Typically the burner is connected to a door or other similar element for closing the combustion chamber.

I n una tipologia nota di bruciatori del tipo anzidetto è previsto che la testa di combustione del bruciatore sia realizzata a conformazione cilindrica, atta ad estendersi all’interno di una camera di combustione anch’essa di forma cilindrica, preferibilmente coassiali fra loro. I n questa configurazione il mantello cilindrico della testa di combustione è provvisto di aperture passanti destinate ad essere attraversate dalla miscela combustibile aria-gas ed è affacciato alle spire dello scambiatore in uno spazio anulare della camera sostanzialmente delim itato dall’ingombro del bruciatore cilindrico. Una parete cieca di fondo chiude generalmente la testa del bruciatore, da parte contrapposta alla portella. In a known type of burner of the aforementioned type, the combustion head of the burner is provided with a cylindrical shape, suitable for extending inside a combustion chamber which is also cylindrical in shape, preferably coaxial with each other. In this configuration, the cylindrical shell of the combustion head is provided with through openings intended to be crossed by the air-gas fuel mixture and faces the coils of the exchanger in an annular space of the chamber substantially delimited by the size of the cylindrical burner. A bottom blind wall generally closes the burner head, opposite to the door.

Tipicamente è richiesto nei bruciatori anzidetti un elemento distributore interno, il quale è predisposto per distribuire uniformemente la m iscela combustibile alla testa di combustione. E’ noto che il distributore sia realizzato con una conformazione cilindrica e coassiale con la testa del bruciatore, sviluppato assialmente all’interno della testa del bruciatore. I n corrispondenza del fondo della testa, il distributore è anch’esso chiuso da una base supportata e centrata sul fondo della testa, ad esempio tram ite impegno in un perno o vite sporgente assialmente dal fondo della testa, in direzione del distributore. La parete di base del distributore è normalmente cieca ovvero può prevedere alcuni fori passanti allo scopo di far passare un modesto flusso di m iscela con la principale funzione di raffreddamento della parete di fondo della testa. Typically, an internal distributor element is required in the aforementioned burners, which is designed to uniformly distribute the fuel mixture to the combustion head. It is known that the distributor is made with a cylindrical and coaxial shape with the burner head, developed axially inside the burner head. At the bottom of the head, the distributor is also closed by a base supported and centered on the bottom of the head, for example by engagement in a pin or screw projecting axially from the bottom of the head, in the direction of the distributor. The base wall of the distributor is normally blind or can provide some through holes in order to pass a modest flow of mixture with the main cooling function of the bottom wall of the head.

I n una tale applicazione nota il distributore, così come la testa di bruciatore, sono notoriamente connessi alla portella di chiusura tram ite una flangia di collegamento, coassiale con i medesimi e provvista di un ampio foro centrale, di ampiezza sostanzialmente pari alla sezione trasversale del distributore, per permettere il passaggio del flusso della m iscela diretta al distributore e da questo alla testa del bruciatore. In such a known application, the distributor, as well as the burner head, are notoriously connected to the closing door by means of a connection flange, coaxial with them and provided with a large central hole, of a width substantially equal to the cross section of the distributor, to allow the flow of the mixture directed to the distributor and from this to the burner head.

I n altre applicazioni note può essere altresì previsto l’impiego di un condotto Venturi all’interno del distributore, principalmente diretto a ridurre fenomeni di rumorosità indotti nel flusso della miscela alimentata al bruciatore in alcune fasi di funzionamento. Anche il condotto venturi, ove previsto, è fissato alla flangia, ad esempio tramite collegamento meccanico, ed è assialmente sviluppato all’interno del distributore, coassialmente con il distributore e la testa di combustione. In other known applications, the use of a Venturi duct inside the distributor may also be envisaged, mainly aimed at reducing noise phenomena induced in the flow of the mixture fed to the burner in some operating phases. The venturi duct, where provided, is also fixed to the flange, for example by mechanical connection, and is axially developed inside the distributor, coaxially with the distributor and the combustion head.

Uno dei lim iti principali delle configurazioni note anzidette è rappresentato dalla complessità strutturale dovuta al numero di componenti richiesti nell’assemblaggio del bruciatore. Una configurazione base richiede, come descritto sopra, non meno di sei componenti, citando fra questi il mantello cilindrico del distributore, la parete di fondo del medesimo, il perno di centraggio di tale parete sul fondo della testa, i quali devono essere predisposti separatamente per poi essere opportunamente collegati fra loro. One of the main limitations of the aforementioned known configurations is represented by the structural complexity due to the number of components required in the assembly of the burner. A basic configuration requires, as described above, no less than six components, mentioning among these the cylindrical casing of the distributor, the bottom wall of the same, the centering pin of this wall on the bottom of the head, which must be arranged separately for then be properly connected to each other.

Uno scopo principale del trovato è quello di mettere a disposizione un bruciatore di tipo pre-m iscelato, strutturalmente e funzionalmente concepito per ovviare ai limiti citati con riferimento alla tecnica nota, ed in particolare concepito per permettere una maggiore semplificazione strutturale, a parità di prestazioni funzionali dello stesso, che assicuri conseguenti minori oneri sia in term ini di tempo di montaggio che di costo, di fabbricazione e montaggio, dei singoli componenti, nella predisposizione del bruciatore. A main purpose of the invention is to provide a pre-mixed burner, structurally and functionally conceived to obviate the limits mentioned with reference to the known art, and in particular conceived to allow greater structural simplification, with the same performance. functional of the same, which ensures consequent lower costs both in terms of assembly time and cost, of manufacturing and assembly, of the individual components, in the preparation of the burner.

Questo scopo è raggiunto dall'invenzione mediante un bruciatore realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono. This object is achieved by the invention by means of a burner made in accordance with the following claims.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo esempio preferito di attuazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the following detailed description of a preferred embodiment thereof illustrated, by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings in which:

la figura 1 è una vista prospettica di un bruciatore realizzato in accordo con la presente invenzione, Figure 1 is a perspective view of a burner made in accordance with the present invention,

la figura 2 è una vista prospettica in parziale sezione del bruciatore di figura 1 , Figure 2 is a partial section perspective view of the burner of Figure 1,

la figura 3 è una vista in sezione assiale del bruciatore delle figura precedenti, Figure 3 is an axial sectional view of the burner of the previous figures,

la figura 3A è una vista corrispondente a quella di figura 3 in una variante realizzativa del trovato, Figure 3A is a view corresponding to that of Figure 3 in a variant embodiment of the invention,

la figura 4 è una vista in alzato frontale di un particolare del bruciatore delle figure precedenti, figure 4 is a front elevation view of a detail of the burner of the previous figures,

la figura 5 è una vista prospettica del particolare di figura 4. figure 5 is a perspective view of the detail of figure 4.

Con riferimento alle figure citate, con 1 è complessivamente indicato un bruciatore, in particolare un bruciatore per gas combustibile di tipo premiscelato, realizzato in accordo con la presente invenzione. With reference to the aforementioned figures, the reference numeral 1 generally indicates a burner, in particular a burner for combustible gas of the premixed type, made in accordance with the present invention.

I l bruciatore comprende un corpo 2 di bruciatore con una testa 3 di combustione ove avviene la combustione della miscela aria-gas alimentata al bruciatore, ad esempio tram ite un dispositivo ventilatore, non rappresentato. I l bruciatore è predisposto per essere alloggiato in una camera di combustione 4, solo schematicamente rappresentata, di un apparecchio riscaldatore, non illustrato, ove è altresì alloggiato un dispositivo scambiatore di calore 5, provvisto di un fascio tubiero 6, all’interno del quale è circolante un fluido operativo riscaldato mediante il bruciatore. The burner comprises a burner body 2 with a combustion head 3 where the combustion of the air-gas mixture fed to the burner takes place, for example by means of a fan device, not shown. The burner is designed to be housed in a combustion chamber 4, only schematically represented, of a heating appliance, not shown, which also houses a heat exchanger device 5, provided with a tube bundle 6, inside which an operating fluid heated by the burner is circulating.

I l corpo 2 di bruciatore è fissato ad un elemento di portei la 7, predisposto per la chiusura della camera di combustione e rimovibilmente collegato, ad una struttura stazionaria della camera stessa. Con 8 è indicata una flangia di collegamento per il fissaggio del corpo di bruciatore alla portella, come apparirà chiaramente nel seguito. Fori passanti 8a sono previsti in una base di attacco della flangia 8 per il fissaggio della stessa alla portella 7. I n figura 3 è schematicamente rappresentata la configurazione di bruciatore più sopra descritta. The burner body 2 is fixed to a door element 7, designed to close the combustion chamber and removably connected to a stationary structure of the chamber itself. The number 8 indicates a connection flange for fixing the burner body to the door, as will clearly appear below. Through holes 8a are provided in a base for attachment of the flange 8 for fixing the same to the door 7. Figure 3 schematically represents the configuration of the burner described above.

Più in particolare, la testa di combustione 3 presenta conformazione cilindrica con asse principale indicato con X nelle figure ed il cui mantello cilindrico 9 è provvisto di aperture passanti, con una alternanza di asole e fori (vedi figura 1 ) destinate al passaggio della miscela combustibile aria-gas, in prossimità delle quali avviene l’accensione di fiamma, esternamente alla testa di combustione. Ad una sua estremità assiale la testa cilindrica è chiusa da una parete 3a di fondo cieca, mentre alla contrapposta estremità assiale la testa 3 è fissata alla flangia di collegamento 8, coassialmente con questa. More specifically, the combustion head 3 has a cylindrical shape with the main axis indicated by X in the figures and whose cylindrical shell 9 is provided with through openings, with an alternation of slots and holes (see figure 1) intended for the passage of the combustible mixture air-gas, near which the flame is ignited, outside the combustion head. At one of its axial ends the cylindrical head is closed by a blind bottom wall 3a, while at the opposite axial end the head 3 is fixed to the connecting flange 8, coaxially with it.

Con 10 è complessivamente indicato un elemento distributore della m iscela combustibile sulla testa 3, il quale è disposto internamente alla testa e presenta aperture passanti distributrici del flusso di miscela, come meglio chiarito di seguito. The reference number 10 generally indicates a distributor element of the fuel mixture on the head 3, which is arranged inside the head and has through openings distributing the flow of mixture, as better explained below.

Secondo una principale caratteristica del trovato l’elemento distributore 10 comprende una porzione piastriforme 1 1 , nella quale sono previste pluralità di aperture 12 passanti, atte a svolgere la funzione di distribuire la miscela combustibile nella direzione della testa 3, detta porzione essendo estesa in prolungamento della flangia 8 nonché sviluppata ortogonalmente alla direzione X di sviluppo assiale della testa 3. According to a main characteristic of the invention, the distributor element 10 comprises a plate-like portion 11, in which a plurality of through openings 12 are provided, capable of performing the function of distributing the combustible mixture in the direction of the head 3, said portion being extended in extension of the flange 8 as well as developed orthogonally to the direction X of axial development of the head 3.

Convenientemente la porzione piastriforme 1 1 presenta profilo piano di prescelto spessore con una conformazione circolare, come evidenziato in figura 4. Preferibilmente la porzione 1 1 è realizzata di pezzo con la flangia 8, quest’ultima essendo sviluppata a circondare anularmente la porzione 1 1 del distributore. I n alternativa la porzione 1 1 può essere ricavata separatamente dalla flangia, ad esempio come corpo discoidale, destinata ad essere vincolata alla flangia 8 (ottenuta ad esempio come collare anulare) . Conveniently, the plate-like portion 11 has a flat profile of preselected thickness with a circular shape, as shown in Figure 4. Preferably, the portion 11 is made in one piece with the flange 8, the latter being developed to annularly surround the portion 11 of the distributor. Alternatively, the portion 11 can be obtained separately from the flange, for example as a discoidal body, intended to be fastened to the flange 8 (obtained for example as an annular collar).

La porzione 1 1 è inoltre preferibilmente estesa in corrispondenza della flangia di collegamento, con una ridotta sporgenza assiale dal piano della flangia 8 di collegamento, come illustrato in figura 3. Tale sporgenza (nella direzione assiale X) può essere realizzata tram ite una formazione cilindrica 13, conformata a manicotto, coassiale con la porzione 1 1 e costituente tratto di raccordo tra detta porzione 1 1 e la flangia di collegamento 8. The portion 11 is also preferably extended in correspondence with the connecting flange, with a reduced axial protrusion from the plane of the connecting flange 8, as shown in Figure 3. This protrusion (in the axial direction X) can be made by means of a cylindrical formation 13, shaped like a sleeve, coaxial with the portion 11 and constituting the connecting section between said portion 11 and the connecting flange 8.

Convenientemente il tratto cilindrico 13 presenta un mantello a parete cieca, privo di aperture passanti. La flangia e la porzione 1 1 sono inoltre preferibilmente realizzate integrali con la formazione cilindrica 13. Conveniently, the cylindrical portion 13 has a blank-walled skirt, devoid of through openings. The flange and the portion 11 are also preferably made integral with the cylindrical formation 13.

Con riferimento alla figura 3, I ndicata con L la dimensione assiale della testa (lunghezza m isurata lungo l’asse X a partire dalla flangia 8) e con L1 la distanza, lungo lo stesso asse X, della porzione piastriforme 1 1 dalla flangia 8, il posizionamento di tale porzione è preferibilmente scelto in modo tale che il rapporto L1 /L sia preferibilmente inferiore o uguale a 0,5. With reference to Figure 3, L denotes the axial dimension of the head (length measured along the X axis starting from the flange 8) and L1 the distance, along the same X axis, of the plate-like portion 1 1 from the flange 8 , the positioning of this portion is preferably chosen in such a way that the ratio L1 / L is preferably less than or equal to 0.5.

Nella figura 3A è rappresentata una variante realizzativa , in cui la porzione 1 1 è posizionata da parte opposta alla testa 3, rispetto alla base di attacco della flangia 8. Anche in questo caso il rapporto L1 /L è scelto preferibilmente uguale o inferiore a 0,5. Figure 3A shows an embodiment variant, in which the portion 11 is positioned on the opposite side to the head 3, with respect to the attachment base of the flange 8. Also in this case the ratio L1 / L is preferably chosen equal to or less than 0 , 5.

Le aperture 12 distributrici, ricavate passanti nello spessore della porzione piastriforme 1 1 , sono scelte con dimensione e numero tali da realizzare una sezione complessiva di passaggio della miscela non inferiore al 70 % della sezione totale di distribuzione della miscela richiesta per una prescelta potenza del bruciatore, al fine di garantire il corretto funzionamento del bruciatore stesso. The distributing openings 12, obtained through the thickness of the plate-like portion 11, are chosen with a size and number such as to create an overall section for the passage of the mixture of not less than 70% of the total section of distribution of the mixture required for a preselected burner power. , in order to guarantee the correct functioning of the burner itself.

Qualora le aperture 12 non siano esclusivamente ricavate nella porzione 1 1 , possono essere provviste nel mantello della formazione a manicotto cilindrico 13. If the openings 12 are not exclusively formed in the portion 11, they can be provided in the shell with the cylindrical sleeve formation 13.

Le aperture 12 sono preferibilmente realizzate come fori circolari passanti attraverso la porzione piastriforme 1 1 (con assi dei fori paralleli all’asse X), i quali sono ricavati lungo una pluralità di corone concentriche (con l’asse X) , con distribuzione a passo angolare regolare lungo ciascuna corona. Nella figura 4 è rappresentata una configurazione preferita, in cui sono previste sei corone concentriche, in cui la sezione del singolo foro per ciascuna corona è crescente a partire dalla corona più esterna in direzione della corona più prossima all’asse X. I noltre tutti i fori 12 di una stessa corona presentano uguale sezione di passaggio. The openings 12 are preferably made as circular holes passing through the plate-like portion 11 (with the axes of the holes parallel to the X axis), which are formed along a plurality of concentric crowns (with the X axis), with a pitch distribution regular angle along each crown. Figure 4 shows a preferred configuration, in which six concentric crowns are provided, in which the section of the single hole for each crown is increasing starting from the outermost crown in the direction of the crown closest to the X axis. holes 12 of the same crown have the same passage section.

Una scelta preferita prevede altresì che ciascuna corona di fori 12 abbia la stessa sezione complessiva di passaggio, così da garantire una distribuzione il più uniforme possibile di miscela verso la testa di combustione. Resta inteso che distribuzioni diverse di miscela sulla testa, al fine ad esempio di creare zone distinte con fiam ma a velocità diversa, possono essere ottenute variando la sezione complessiva di una corona rispetto alle altre. A preferred choice also provides that each ring of holes 12 has the same overall passage section, so as to ensure as uniform distribution as possible of the mixture towards the combustion head. It is understood that different distributions of mixture on the head, in order for example to create distinct zones with flames but at different speeds, can be obtained by varying the overall section of one crown with respect to the others.

I n via alternativa, le aperture 12 possono assumere differenti conformazioni, ad esempio possono essere realizzate come asole passanti. Alternatively, the openings 12 can assume different shapes, for example they can be made as through slots.

Con 14 è altresì indicato un foro centrale, ricavato passante nella porzione 1 1 , coassiale con l’asse X, la cui sezione di passaggio si aggiunge a quella delim itata dalle corone di fori 12. 14 also indicates a central hole, obtained through the portion 1 1, coaxial with the X axis, whose passage section is added to that delimited by the crowns of holes 12.

I noltre, la distribuzione delle aperture 12 può essere scelta per modificare opportunamente la fiam ma sulla testa di combustione, al fine di simulare l’effetto indotto nelle soluzioni note da un condotto Venturi previsto in aggiunta all’elemento distributore. Furthermore, the distribution of the openings 12 can be chosen to appropriately modify the flame but on the combustion head, in order to simulate the effect induced in known solutions by a Venturi duct provided in addition to the distributor element.

Test condotti dalla stessa Richiedente hanno evidenziato che la funzione di distribuzione della m iscela verso la testa di combustione è svolta, con pari efficienza e livelli di performance della combustione di fiam ma sulla testa 3, dall’elemento distributore piastriforme 1 1 sopra descritto rispetto alle configurazioni di distributori cilindrici tradizionalmente previsti nelle soluzioni sino ad oggi note. Tests conducted by the same Applicant have shown that the distribution function of the mixture towards the combustion head is performed, with equal efficiency and levels of flame combustion performance but on the head 3, by the plate-like distributor element 1 1 described above with respect to the configurations of cylindrical distributors traditionally provided in solutions known up to now.

Si fa notare a questo riguardo come il trovato preveda un numero più lim itato di componenti che formano il bruciatore, grazie al fatto che il tradizionale distributore cilindrico è rimpiazzato dall’elemento distributore piastriforme qui descritto, sostanzialmente ricavato nella flangia di collegamento della testa di combustione alla portei la, con conseguente vantaggiosa riduzione dei tempi e costi di fabbricazione e montaggio dei componenti del bruciatore. In this regard, it should be noted that the invention provides for a more limited number of components that make up the burner, thanks to the fact that the traditional cylindrical distributor is replaced by the plate-like distributor element described here, substantially obtained in the connection flange of the combustion head on the doorstep, with a consequent advantageous reduction in the times and costs of manufacturing and assembling the burner components.

I l trovato raggiunge così, grazie alla semplificazione costruttiva introdotta rispetto alle soluzioni note, gli scopi proposti conseguendo i vantaggi sopra menzionati. Thanks to the constructive simplification introduced with respect to known solutions, the invention thus achieves the proposed objects by achieving the above-mentioned advantages.

Claims

RI SELL CATIONS 1. Burner, in particular for fuel gas with premixing, comprising: a cylindrical combustion head designed to be housed inside a combustion chamber of a heater, on which the combustion of an air-gas mixture fed into the combustion chamber takes place, - said head including a cylindrical shell with through openings, fixed to a first axial end thereof, by means of a connecting flange, to a door element intended for closing the combustion chamber and having at the opposite axial end a blind bottom wall closing of said head, - a distributor element of the air-gas mixture arranged inside the combustion head and intended to distribute the flow of the fuel mixture, arriving at the burner, on the combustion head, characterized in that said distributor element comprises an extended plate-like portion as an extension of said connecting flange and substantially developed in a direction orthogonal to the direction of axial development of the cylindrical head, said plate-like portion bearing through openings for the distribution of the mixture to the combustion head.

2. Burner according to claim 1, in which said portion of the distributor element is extended at the connection flange.

3. Burner according to claim 1 or 2, wherein the overall section of the through openings in said distributor portion make up not less than 70% of a preselected section for distributing the mixture towards the combustion head.

4. Burner according to one of the preceding claims, in which said portion of the distributor element is coaxial with the combustion head.

5. Burner according to one of the preceding claims, wherein the positioning of said distributor portion with respect to the head is chosen in such a way that the ratio between the axial distance of the portion from an attachment base of the connecting flange and the axial length of the head , measured from the base of the flange attachment, is less than or equal to 0.5.

6. Burner according to one of the preceding claims, in which said portion is made integrally with said flange.

7. Burner according to one of the preceding claims, in which said distributor portion has a discoidal shape.

8. Burner according to claim 7, in which said portion of the distributor element is plate-like with a flat profile.

9. Burner according to one of the preceding claims, in which said portion of the distributor element is connected to the flange by means of a sleeve formation coaxial to it.

10. Burner according to claim 9, wherein said sleeve formation has a shell with a cylindrical profile of predetermined axial extension in the direction of the bottom wall of the combustion head.

1 1. Burner according to claim 10, wherein said sleeve formation is integral with said flange and with said distributor member portion.

12. Burner according to one of the preceding claims, in which the distributing openings passing through said portion of the distributor element are formed along a plurality of concentric crowns and are distributed at a regular pitch along each crown.

13. Burner according to claim 12, in which the through openings of each crown have the same cross-section between them.

14. Burner according to claim 13, in which the characteristic passage section of the openings of each crown is increasing by moving from one crown to the adjacent one in the direction of the central axis of said portion.

15. Burner according to one of the preceding claims, in which said through openings are shaped like a circular hole

16. Burner according to one of claims 12 to 15, in which, in addition to said plurality of concentric crowns of through opening, a central through hole coaxial with the main axis of said portion of the distributor element is provided.

17. Burner according to one of claims 12 to 16, wherein the overall passage sections of the openings of each crown are equal to each other.