ITTO20100021A1 - Bruciatore a combustibile gassoso - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’Invenzione Industriale avente per titolo:

“BRUCIATORE A COMBUSTIBILE GASSOSO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha come oggetto un bruciatore a combustibile gassoso, ad esempio metano, G.P.L. e gas di città, del tipo utilizzato nell’arte ad esempio per la cottura di alimenti nelle cucine di collettività, industriali e domestiche.

Come è noto, i sistemi di combustione sono generalmente composti da bruciatori di gas, ad esempio metano, G.P.L. e gas di città, che comprendono un iniettore dal quale esce il gas combustibile che si miscela con una porzione di aria comburente, aspirata dall’ambiente, per mezzo di un tubo miscelatore, conosciuto anche come “tubo Venturi”.

All’uscita dal tubo miscelatore, la miscela entra in un corpo bruciatore, dal quale fuoriesce entrando in contatto con l’atmosfera per mezzo di numerosi fori di piccolo diametro, disposti sulla parte superiore del corpo bruciatore ed in successione a breve distanza l’uno dall’altro.

Una piccola fiamma, generata ad esempio da un bruciatore pilota, incendia la miscela all’uscita dei fori formando così la fiamma del bruciatore.

I bruciatori di arte nota presentano solitamente corone di fiamme circolari o segmenti di fiamma rettilinei.

I bruciatori a fiamma lineare vengono generalmente realizzati per stampaggio ed in una fase successiva, nella parte superiore del corpo bruciatore, vengono realizzati dei piccoli fori per la fiamma. Tali fori possono anche essere realizzati utilizzando profili tubolari quadri o rotondi in cui vi è una fresatura nella quale si inseriscono dei nastri, realizzando così i cosiddetti bruciatori lineari a nastro o “ribbon flame”.

I bruciatori a fiamma circolare vengono invece generalmente realizzati per fusione.

È inoltre noto che i bruciatori, soprattutto quelli realizzati per sviluppare grandi potenze, sono realizzati in un solo corpo. Essi non prevedono quindi lo smontaggio da parte dell’utilizzatore per la loro pulizia, che è quindi poco agevole e rimane necessariamente incompleta, soprattutto per quelle parti interne al bruciatore che non sono accessibili dall’esterno.

Per esempio, nei bruciatori utilizzati per la cottura di alimenti l’accumulo di residui di cibo, all’esterno del bruciatore ed al suo interno attraverso i fori per la miscela combustibile, comporta nel tempo difetti di funzionamento del bruciatore, consumo eccessivo di gas, problemi di igiene ed una durata limitata del bruciatore stesso.

Nei bruciatori più comuni utilizzati nel settore della tecnica risulta molto difficile evitare il fenomeno del “ritorno di fiamma” ed anche quello del “distacco di fiamma”, soprattutto al variare delle pressioni, delle portate e del tipo di gas combustibile.

I fenomeni di “ritorno di fiamma” e “distacco di fiamma” avvengono quando si altera l’equilibrio fra la velocità di efflusso della miscela e quella di propagazione della fiamma. I suddetti fenomeni si verificano soprattutto quando l’utilizzatore, durante il funzionamento del bruciatore, varia la portata del gas combustibile per aumentare o diminuire il calore generato dalla fiamma del bruciatore.

I suddetti inconvenienti, soprattutto per i bruciatori con fiamma circolare o per quelli che hanno piccoli segmenti lineari di fiamme disposti lungo una circonferenza atti ad ottenere una distribuzione di fiamma circolare che si adatti per esempio al fondo di una pentola da cucina o per fusti e bidoni di forma cilindrica, vengono tipicamente evitati aumentando lo spessore della parte di materiale in cui vengono ricavati i fori rispetto al corpo bruciatore e/o variando l’inclinazione ed i diametri dei suddetti fori e dell’iniettore dal quale esce il gas combustibile.

Tuttavia, tutte queste variazioni vanno a scapito dell’ampiezza del campo di regolazione della potenza generata dalla fiamma tra un livello minimo ed un livello massimo, dell’efficienza, della praticità ed inoltre non sempre producono una sufficiente stabilità a tutti i valori di potenza fra velocità di efflusso della miscela e velocità di propagazione della fiamma, fattori questi che dovrebbero garantire la totale sicurezza rispetto al “ritorno di fiamma” ed al “distacco di fiamma”.

Un altro inconveniente riscontrabile nei bruciatori di arte nota consiste nel fatto che le fiamme, a causa della distribuzione discontinua dei fori e limitata rispetto alla superficie totale del corpo bruciatore, generano notevoli problemi di uniformità di riscaldamento ed un basso rendimento con conseguente eccesivo consumo di gas.

Scopo principale della presente invenzione è pertanto quello di fornire un bruciatore a combustibile gassoso realizzato in modo tale da renderne possibile una pulizia accurata e completa.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un bruciatore a combustibile gassoso che risolva i problemi di stabilizzazione della fiamma e che sia totalmente sicuro ad ogni livello di potenza, eliminando completamente i rischi di un “ritorno di fiamma” o di un “distacco di fiamma”.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di fornire un bruciatore a combustibile gassoso in cui risulti più semplice e meno costosa la realizzazione di fori per l’uscita della miscela combustibile rispetto ai procedimenti di arte nota.

Ulteriori scopi dell’invenzione sono quelli di fornire un bruciatore a combustibile gassoso più efficiente e prestante per quanto riguarda le potenze massime raggiungibili, il consumo di gas, l’uniformità di riscaldamento e la riduzione dei tempi in cui si raggiungono le temperature richieste.

Questi ed altri scopi dell’invenzione vengono ottenuti con il bruciatore a combustibile gassoso come rivendicato nelle unite rivendicazioni che costituiscono parte integrante della presente descrizione.

In sintesi, il bruciatore a combustibile gassoso, secondo l’invenzione, comprende un corpo bruciatore ed una testa di fiamma realizzati in due parti distinte e separabili.

La testa di fiamma comprende a sua volta una struttura a nido d’ape che consente una migliore distribuzione della fiamma su tutta la superficie da scaldare.

Una forma di realizzazione del bruciatore a combustibile gassoso secondo l’invenzione sarà descritta in seguito a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure annesse in cui:

- la Figura 1 rappresenta una vista in prospettiva di un corpo bruciatore;

- la Figura 2 è una vista in pianta che mostra una testa di fiamma atta ad essere accoppiata al corpo bruciatore di Figura 1;

- la Figura 3 è una vista in prospettiva di una struttura a nido d’ape della testa di fiamma di Figura 2;

- la Figura 4 è una vista in sezione del corpo bruciatore di Figura 1 e della testa di fiamma di Figura 2 prima del reciproco accoppiamento per sovrapposizione;

- la Figura 5 è una vista in sezione del corpo bruciatore di Figura 1 e della testa di fiamma di Figura 2 dopo reciproco accoppiamento per sovrapposizione.

Con riferimento alla Figura 5, un bruciatore a combustibile gassoso 50 secondo l’invenzione comprende un corpo bruciatore 30, illustrato in Figura 1, ed una testa di fiamma 40, illustrata in Figura 2, avente una struttura a nido d’ape 12, illustrata in Figura 3, che sono tra loro accoppiabili per sovrapposizione, come illustrato in Figura 4.

Il corpo bruciatore 30 e la testa di fiamma 40 sono quindi realizzati in due parti distinte e separabili.

Con riferimento alla Figura 1, viene illustrato un corpo bruciatore 30 a forma cilindrica e ad esempio realizzato in metallo, preferibilmente acciaio inossidabile, che può essere alimentato, attraverso un foro laterale 8, da una miscela combustibile gassosa, ad esempio formata da aria e G.P.L. o metano, e prodotta in un tubo miscelatore, ad esempio di tipo Venturi, non illustrato, che viene associato al suddetto foro laterale 8.

L’alimentazione di aria forzata attraverso il tubo miscelatore può ad esempio essere generata per mezzo di un ventilatore.

Un perno di centraggio e tenuta 7, vincolato ad una base 4 del corpo bruciatore 30, presenta un primo foro passante 6 che attraversa anche la base 4 del corpo bruciatore 30, permettendo il passaggio di aria dall’esterno.

Un profilo di battuta circolare 5 serve da piano di appoggio per un accoppiamento a tenuta tra lo stesso corpo bruciatore 30 e la testa di fiamma 40, che verrà descritta di seguito con riferimento alla Figura 2, in modo tale che la miscela contenuta all’interno del bruciatore non possa fuoriuscire tranne che dalle aperture 3 della testa di fiamma 40.

Il corpo bruciatore 30, il profilo di battuta 5 e il perno di centraggio e tenuta 7 possono essere realizzati in un corpo unico ottenuto tramite fusione oppure possono essere prodotti separatamente e assemblati in fasi successive mediante saldatura o altri similari procedimenti di tipo noto.

Con riferimento alle Figure 2 e 3, viene illustrata una testa di fiamma 40, ad esempio realizzata in metallo e più in particolare in acciaio inossidabile, comprendente una struttura a nido d’ape 12.

La struttura a nido d’ape 12 comprende almeno un nastro piatto 1 ed almeno un nastro ondulato 2, preferibilmente in metallo, che risultano avvolti per più volte su se stessi nella stessa direzione a forma di spirale intorno ad un perno centrale 11 e sono contenuti in un profilo di contenimento 9.

La cooperazione tra il nastro piatto 1 ed il nastro ondulato 2 individua delle aperture 3 attraverso le quali passa la miscela combustibile. Le aperture 3 consentono di generare una fiamma che si propaga secondo l’asse di dette aperture 3 e cioè perpendicolarmente ad una superficie da scaldare.

Il profilo di contenimento 9 si accoppia in battuta con il corpo bruciatore 30 generando una tenuta perfetta priva di luce atta ad impedire la fuoriuscita della miscela combustibile che sarà costretta ad uscire soltanto attraverso i fori della struttura a nido d’ape fra lo stesso corpo bruciatore 30 e la testa di fiamma 40. Le aperture 3 individuate dalla struttura a nido d’ape 12 sono di altezza pari a quella dei due nastri 1,2 ed il loro numero ed il loro diametro dipendono sia dallo spessore e dalla lunghezza dei due nastri 1,2 che dai raggi di curvatura delle singole onde che formano il nastro ondulato 2.

Il nastro piatto 1 ed il nastro ondulato 2 possono essere di varia lunghezza in funzione delle dimensioni della testa di fiamma 40 da realizzare.

Il diametro della struttura a nido d’ape 12 è dato dalla lunghezza del nastro piatto 1 e del nastro ondulato 2, adattato ad un bruciatore a combustibile gassoso 50, ad esempio con fiamma circolare.

La struttura a nido d’ape 12 è vincolata al perno centrale 11 ed al profilo di contenimento 9 ad esempio tramite saldatura, spine elastiche, spessori e simili elementi di associazione.

Il perno centrale 11 della testa di fiamma 40 funge anche da elemento di centraggio e di chiusura ermetica attraverso il perno di centraggio e tenuta 7 del corpo bruciatore 30.

Inoltre all’interno del perno centrale 11 è definito un secondo foro passante 10 che consente il passaggio del flusso d’aria esterna proveniente dal foro passante 6 del perno di centraggio e tenuta 7 relativo al corpo bruciatore 30.

Tale flusso d’aria favorisce una migliore distribuzione ed efficienza di fiamma oltre che evitare l’eccessivo surriscaldamento della testa di fiamma 40 e del corpo bruciatore 30 a causa del calore prodotto dalla fiamma.

Con riferimento alla Figura 4, il corpo bruciatore 30 e la testa di fiamma 40, visti in sezione, vengono accoppiati per sovrapposizione tramite il perno centrale 11 della testa di fiamma 40 che viene calzato sul perno di centraggio e tenuta 7 del corpo bruciatore 30, realizzando così il bruciatore a combustibile gassoso 50 illustrato in Figura 5.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

Un primo vantaggio secondo l’invenzione è quello per cui il bruciatore a combustibile gassoso è scomponibile in due parti, ossia corpo bruciatore e testa di fiamma, rendendo quindi agevole la manutenzione e la pulizia di tutte le parti del bruciatore stesso.

Un secondo vantaggio del bruciatore a combustibile gassoso secondo l’invenzione è quello per cui i fori di fiamma generano una fiamma che si propaga secondo il loro asse e cioè perpendicolarmente alla superficie da scaldare. Tale fiamma risulta quindi essere più efficace rispetto a quella erogata dai comuni bruciatori a corone di fiamme i quali sviluppano fiamme che non sono rivolte direttamente, cioè perpendicolarmente, alla superficie da scaldare.

Un terzo vantaggio secondo l’invenzione è che grazie alla struttura a nido d’ape e la conseguente possibilità di creare numerosi fori di fiamma contigui, la fiamma del bruciatore risulta stabile ed uniforme su tutta la superficie del bruciatore a differenza dei bruciatori di arte nota che presentano corone di fiamme non continue, distanziate l’una dall’altra o segmenti di fiamma non continui distanziati gli uni dagli altri.

Un ulteriore vantaggio secondo l’invenzione è che il bruciatore può essere alimentato per mezzo di un tubo miscelatore in cui si forma una miscela combustibile generata da combustibile gassoso (metano, G.P.L., gas di città) ed aria comburente aspirata o forzata. L’utilizzo di aria forzata come comburente risulta particolarmente vantaggioso quando sia necessario raggiungere potenze molto elevate e soprattutto nel caso di utilizzo di un gas come il metano il cui potere calorifico è inferiore rispetto ad un gas come il GPL.

Un ulteriore vantaggio secondo l’invenzione è che la struttura a nido d’ape della testa di fiamma produce una fiamma continua ed uniforme distribuita su tutta la superficie della stessa struttura a nido d’ape a differenza dei bruciatori di arte nota che producono corone di fiamme concentriche di diverso diametro distanziate fra loro.

Numerose sono le varianti possibili al bruciatore a combustibile gassoso descritto come esempio, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che nella sua attuazione pratica le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti.

Ad esempio, il corpo bruciatore è stato descritto come avente una forma cilindrica; tuttavia, esso può essere realizzato anche in forme diverse, ad esempio a forma di parallelepipedo.

Ad esempio, in alcune forme di realizzazione del bruciatore a combustibile gassoso secondo l’invenzione, il primo foro passante del corpo bruciatore ed il secondo foro passante della testa di fiamma possono essere eliminati.

Ad esempio, la testa di fiamma può essere montata su corpi bruciatori già esistenti ed anche essere utilizzata nelle cucine domestiche già in commercio. In questo caso sono possibili modifiche al perno centrale ed al profilo di contenimento della testa di fiamma.

Dunque è facilmente comprensibile che la presente invenzione non è limitata ad un bruciatore a combustibile gassoso, ma è passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti senza però allontanarsi dall’idea dell’invenzione, così come è precisato meglio nelle seguenti rivendicazioni.

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Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Bruciatore a combustibile gassoso (50) comprendente un corpo bruciatore (30) ed una testa di fiamma (40), detto corpo bruciatore (30) e detta testa di fiamma (40) essendo distinti e separabili tra loro, caratterizzato dal fatto che detta testa di fiamma (40) comprende una struttura a nido d’ape (12) che definisce una pluralità di aperture (3) per la fuoriuscita di una miscela combustibile.
2. 2. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo la rivendicazione 1, in cui detta struttura a nido d’ape (12) comprende un nastro piatto (1) ed un nastro ondulato (2) avvolti su stessi a forma di spirale intorno ad un perno centrale (11) di detta testa di fiamma (40).
3. 3. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta struttura a nido d’ape (12) è contenuta in un profilo di contenimento (9) di detta testa di fiamma (40).
4. 4. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo la rivendicazione 1, in cui dette aperture (3) consentono di generare una fiamma che si propaga secondo l’asse di dette aperture (3), e cioè perpendicolarmente rispetto ad una superficie da scaldare.
5. 5. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo bruciatore (30) e detta testa di fiamma (40) si accoppiano per sovrapposizione generando una tenuta priva di luce che costringe la miscela combustibile a fuoriuscire soltanto attraverso dette aperture (3) di detta struttura a nido d’ape (12).
6. 6. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo bruciatore (30) comprende: - un foro laterale (8) per l’adduzione di una miscela combustibile gassosa tramite un tubo miscelatore; - un perno di centraggio e tenuta (7), vincolato ad una base (4) del corpo bruciatore (30), che presenta un primo foro passante (6) che attraversa anche detta base (4), permettendo il passaggio di aria dall’esterno; - un profilo di battuta (5) che serve da piano di appoggio per un accoppiamento a tenuta tra lo stesso corpo bruciatore (30) e la testa di fiamma (40).
7. 7. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto combustibile gassoso è metano, G.P.L. o gas di città.
8. 8. Bruciatore a combustibile gassoso (50) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo bruciatore (30) e/o detta testa di fiamma (40) sono realizzati in metallo, preferibilmente acciaio inossidabile.
9. 9. Testa di fiamma (50) atta ad essere accoppiata ad un corpo bruciatore (30) di un bruciatore (50) a combustibile gassoso, caratterizzata dal fatto di comprendere una struttura a nido d’ape (12) che definisce una pluralità di aperture (3) per la fuoriuscita di una miscela combustibile.
10. 10. Testa di fiamma (50) secondo la rivendicazione 9, in cui detta struttura a nido d’ape (12) è realizzata mediante un nastro piatto (1) ed un nastro ondulato (2) avvolti su stessi a forma di spirale intorno ad un perno centrale (11) di detta testa di fiamma (40). _____________