ITPD20120282A1 - Testa di combustione a gas per bruciatori premiscelati - Google Patents

Description

TESTA DI COMBUSTIONE A GAS PER BRUCIATORI PREMISCELATI

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

Al fine di aumentare le performance dei generatori di calore alimentati a gas combustibile, siano essi destinati alla produzione di aria calda, acqua calda o vapore, si ricorre sempre più frequentemente all’impiego dei bruciatori premiscelati, caratterizzali da avere una premiscelazione fra l’aria comburente ed il gas combustibile a monte dell’area di combustione. Una particolarità di detti bruciatori à ̈ quella di essere in grado di garantire una combustione ottimale su un ampio campo di potenza termica, consentendo inoltre di ridurre le dimensioni delle camere di combustione asservite.

Lo stato dell’arte

I bruciatori premiscelati esistono da anni sul mercato e trovano applicazione prevalentemente sui generatori d’aria calda e sulle caldaie ad acqua calda. La potenza termica del singolo bruciatore solitamente non va mediamente oltre le centinaia di kilowatt e questo legato alle caratteristiche tecniche delle teste di combustione attualmente impiegate su detti bruciatori premiscelati. Pure il campo di regolazione continua della potenza termica dei suddetti bruciatori con le attuali teste di combustione risulta limitato; non facile e talvolta impossibile risulta togliere o solamente ridurre ÃŒ fenomeni frequenti di rumore e vibrazioni che si presentano, come pure la regolazione non risulta semplice. Inoltre le attuali teste di combustione impiegate sui bruciatori premiscelati, condizionano totalmente la geometria della camera di combustione costringendo ad impiegare solamente una determinata tipologia di esse. Un tipico caso à ̈ quello riportato nell’invenzione EP 1 538 395 A1, dove la testa di combustione ivi riportata sviluppa una fiamma di combustione che risulta totalmente radiale, adatta prevalentemente alle caldaie ad acqua calda, o comunque ad apparecchi che non prevedono una camera di combustione “ad inversione di fiamma†. Anche la durata delle teste di combustione attuali nelle applicazioni di elevata potenza termica, causa l’elevata temperatura superficiale della testa stessa, risulta di durata limitata e di gran lunga inferiore alla vita utile media dell’apparecchio.

Presentazione dell’invenzione

In tale contesto quindi, scopo principale della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti della tecnica già nota sopra descritta, presentando una testa di combustione per bruciatori premiscelati che singolarmente possa bruciare anche oltre i 500 kilowatt e che abbia un campo di regolazione variabile in continuo all’ incirca dal 5 al 100% della potenza termica, senza problemi di rumore e soprattutto di risonanze. Grazie infatti alla particolare convessità della superficie conica di fuoriuscita della miscela aria gas combustibile, si riesce a sfruttare l’effetto di autoalimentazione ed ottenere una fiamma stabile nelle varie condizioni di portata termica bruciata, con tutti i tipi dì gas combustibile.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di presentare una testa di combustione per bruciatori premiscelati che si adatti particolarmente alle camere di combustione “ad inversione di fiamma†. La stabilità longitudinale della fiamma, grazie proprio alll particolare convessità della superficie conica di distribuzione della miscela aria-gas combustibile, consente infatti di poter impiegare anche camere di combustione cilindriche in cui l’inversione della fiamma à ̈ ottenuta nella camera di combustione stessa, ottimizzando nel complesso le superfici di scambio termico e lo scarico dei prodotti della combustione.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di presentare una testa di combustione per bruciatori premiscelati che abbia una durata elevata e che si discosti dalle classiche cosi dette “teste radianti†più o meno rivestite con materiali metallici o ceramici. Grazie infatti alla particolare convessità della superficie conica di alimentazione della miscela aria -gas combustibile presente nella testa di combustione presentata, lo sviluppo e la conformazione della fiamma sono tali da non riscaldare il corpo della testa di combustione stessa, garantendo una maggior stabilità e durata nel tempo.

Descrizione dei disegni

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo il compito e gli scopi proposti, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata di una forma di realizzazione, secondo il trovato, illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo, nelle unite tavole di disegno in cui:

La fig. 1 Ã ̈ una rappresentativa preferenziale esemplificativa e non limitativa della Testa di combustione a gas per bruciatori premiscelati.

La fig. 2 à ̈ una rappresentativa preferenziale esemplificativa e non limitativa della Testa di combustione a gas per bruciatori premiscelati, applicata ad una camera di combustione ad “inversione di fiamma†.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita

Con riferimento agli uniti disegni à ̈ indicato globalmente con (10) la Testa di combustione a gas per bruciatori premiscelati.

Essa comprende:

- un corpo principale (11) atto a ricevere una miscela aria-gas combustibile (15) al quale appartengono:

- una camera dì distribuzione interna (14) della miscela aria-gas combustibile (15). - una o più superfici coniche (12), avente una serie di aperture (13), attraverso le quali fluisce la miscela aria-gas combustibile (15) proveniente dalla camera distributrice (14).

- un’area di combustione (16) esterna a detto corpo principale (11) dove avviene l’accensione della miscela aria-gas combustibile e si forma la fiamma (17) con sviluppo lungo Tasse longitudinale (18).

Nella fig. 2 à ̈ indicata invece una camera di combustione ad “inversione di fiamma†(19), alla quale à ̈ innestata la testa di combustione a gas per bruciatori premiscelati (10).

Legenda fig.1, fig.2

10 Testa di combustione a gas per bruciatori premiscelati

11 Corpo principale

12 Superfici coniche

13 Aperture realizzate sulle superfici coniche

14 Camera dì distribuzione della miscela aria-gas combustibile

15 Miscela aria gas-combustibile

16 Area di combustione ove avviene l’accensione della miscela aria-gas combustibile 17 Fiamma a sviluppo longitudinale

18 Asse longitudinale

19 Camera di combustione

20 Prodotti di combustione

21 Parete di fondo della camera di combustione

22 Sezione passaggio dei prodotti di combustione nello scambiatore fumi

Dalla fìg. 1: il corpo principale (11) riceve nella camera di distribuzione (14) una miscela aria-gas combustibile (15) che risulta premiscelata in un sistema a monte del corpo stesso. La camera di distribuzione interna (14) si trova con una miscela aria-gas combustibile (15) in pressione rispetto alla zona di combustione (16). Attraverso le aperture (13) ricavate sulla superficie conica (12) di convessità rivolta verso la camera distribuzione (14), fuoriesce quindi una portata di miscela aria-gas che si accende tramite un dispositivo di accensione non riportato, immediatamente nella zona racchiusa dalla superficie conica (12) identificata come la zona combustione (16). In altre forme di attuazione non rappresentate nella presente, per poter variare il campo di potenza termica sviluppabile dalla testa di combustione (10), la forma della superfìcie (12) può assumere configurazioni diverse, vantaggiosamente una forma tronco-conica. In altre forme di attuazione non rappresentate nella presente, la parete conica (12) comprende due piastre coniche provviste ciascuna di una pluralità di aperture, parallele e distanziate tra loro lungo lo sviluppo dell’asse longitudinale (18).

Le dimensioni delle aperture (13) sono solitamente uguali nello sviluppo della forma conica lungo l’asse longitudinale. La portata della miscela aria-gas attraverso ogni singola apertura (13) avviene in modo proporzionale alla sua sezione di passaggio ed alla pressione presente nella camera di distribuzione (14). In altre forme di attuazione non rappresentate nella presente, per poter variare il campo di potenza termica sviluppabile dalla testa di combustione (10), le dimensioni delle aperture (13) possono essere differenti nello sviluppo della forma conica lungo l’asse longitudinale. In altre forme di attuazione non rappresentate nella presente, per poter variare il campo di potenza termica sviluppabile dalla testa di combustione (10), le sezioni della pluralità di aperture (13) della parete conica (12) per il passaggio della miscela aria-gas combustibile (15), sono organizzate su circonferenze della parete conica (12) distanziate tra loro con passo variabile lungo la direzione dell’asse longitudinale (18). In altre forme di attuazione non rappresentate nella presente, per poter variare il campo di potenza termica sviluppabile dalla testa di combustione (10), il grado di conicità della superficie (12) può essere diverso.

Dalla fig. 2: La Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati à ̈ accoppiata ad una camera di combustione ad “inversione di fiamma†(19). La fiamma (17) si sviluppa e si propaga in direzione della parete di fondo (21) della camera di combustione (19), parete che risulta opposta a quella dove à ̈ innestata la testa di combustione (10). Arrivati in prossimità di questa parete (21) i prodotti della combustione (20) invertono la direzione di 180° per immettersi a valle nel sistema scambiatore fumi attraverso la sezione (22) posta in prossimità del fronte di partenza della fiamma (17).

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, la quale comprende: -un corpo principale (11) delimitante una camera di distribuzione interna (14), collegato ad almeno un condotto di alimentazione per immettere una miscela aria-gas combustibile (15) alTinterno di detta camera di distribuzione interna, e provvisto di almeno una parete di distribuzione (12), avente una pluralità di aperture (13), attraverso le quali fluisce la miscela aria-gas combustibile (15) da detta camera di distribuzione interna (14) di detto corpo principale (11), ad una camera di combustione (16) esterna a detto corpo principale (11); caratterizzata dal fatto che la parete di distribuzione (12) di detto corpo principale (11) à ̈ di forma conica con convessità rivolta verso detta camera di distribuzione interna (14); la fiamma prodotta dalla combustione della miscela aria-gas sviluppandosi in detta camera di combustione (16) esterna simmetricamente attorno all’asse di simmetria longitudinale della forma conica di detta parete di distribuzione (12).
2. 2) Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, secondo la rivendicazione 1, in cui la parete conica (12) definisce una forma tronco conica.
3. 3) Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la parete conica (12) comprende due piastre coniche provviste ciascuna di una pluralità di aperture, parallele distanziate tra loro lungo lo sviluppo dell’asse longitudinale (18).
4. 4) Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui le sezioni della pluralità di aperture (13) della parete conica per il passaggio della miscela aria-gas combustibile, hanno dimensioni differenti nello sviluppo della forma conica lungo l’asse longitudinale.
5. 5) Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui le aperture della pluralità di aperture (13) della parete conica per il passaggio della miscela aria-gas combustibile, sono organizzate su circonferenze della parete conica distanziate tra loro con passo variabile lungo la direzione dell’asse longitudinale.
6. 6) Testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la suddetta testa (10) à ̈ accoppiata ad una camera di combustione ad “inversione di fiamma†(19).
7. 7) Un bruciatore a gas caratterizzato dal fatto di avere almeno una testa di combustione a gas (10) per bruciatori premiscelati, secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti.