ITUA20163863A1 - Bruciatore pirolitico a doppia camera . - Google Patents

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ITUA20163863A1
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Ivan Mura
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Enki Stove S R L
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Description

BRUCIATORE PIROLITICO A DOPPIA CAMERA
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un bruciatore pirolitico a doppia camera, in particolare ad un bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido.
La Pirolisi, o piroscissione, è un processo di decomposizione termochimica di materiali organici, ottenuto mediante l’applicazione di calore e in completa assenza di un agente ossidante, normalmente ossigeno. Nelle normali combustioni riscaldando una biomassa in presenza di ossigeno avviene una combustione, per ossidazione, che genera calore e produce composti gassosi ossidati visibili sotto forma di fumo. Viceversa, riscaldando la biomassa in assenza totale di ossigeno, il materiale subisce la scissione dei legami chimici originari con formazione di molecole più semplici. Il calore fornito nel processo di pirolisi è quindi utilizzato per scindere i legami chimici, attuando quella che è definita omolisi termicamente indotta.
Esistono numerosi esempi di bruciatori pirolitici, comunemente definiti stufe pirolitiche, ove avviene la pirolisi di biomasse al fine di produrre gas di sintesi (“syngas”) e permettere in tal modo una combustione ottimale che genera residui a basso impatto riutilizzabili come fertilizzanti.
I residui della combustione pirolitica, comunemente definiti “biochar”, sono costituiti per il 90% da carbonio, e rivestono un ruolo importante come ammendanti per uso agricolo in grado di migliorare la capacità di ritenzione idrica del terreno, di ridurre l’acidità del suolo, di aumentare la massa e la respirazione microbica del terreno e di ridurre l’uso di fertilizzanti. I comuni bruciatori pirolitici sono costituiti da una camera di combustione e da una camicia esterna, provvista di fondo, separata dalla camera di combustione e che definisce un’intercapedine tra le due. La camera di combustione è provvista di una serie di fori che permettono il passaggio di un flusso di aria all’interno del bruciatore stesso che, scaldandosi, innesca il processo pirolitico originando il gas che viene convogliato in parte nella zona superiore del bruciatore ed in parte all’interno della biomassa, in modo da permettere la combustione della stessa e la conseguente formazione di altro syngas.
Tali sistemi risultano però poco efficienti, in quanto non permettono una corretta combustione pirolitica, riducendo pertanto la produzione di syngas e l’efficienza generale del bruciatore. Inoltre, tali sistemi non provvedono al completo esaurimento del combustibile all’interno della camera di combustione tramite il processo pirolitico, rilasciando di conseguenza una grande quantità di fumo durante la fase di spegnimento del bruciatore.
La domanda di brevetto US8459193 descrive un dispositivo per la gasificazione e pirolisi di materiale combustibile comprendente una camera interna atta al contenimento del combustibile, ed una camera esterna coassiale alla camera interna, in modo da realizzare un’intercapedine tra le due camere atta al passaggio del gas prodotto. Il dispositivo è provvisto di un’apertura nella parte bassa della camera interna atta al passaggio dei gas prodotti dal combustibile all’intercapedine posta tra le due camere. Il dispositivo è inoltre provvisto di una serie di passaggi per l’aria posti alla base del dispositivo stesso e di un piatto sommitale atto a convogliare il gas in uscita permettendone una corretta combustione.
Tale dispositivo presenta però il limite di non provvedere alla completa trasformazione del combustibile solido che, come descritto in precedenza, può rilasciare una grande quantità di fumo sia durante la fase di utilizzo che principalmente durante la fase di spegnimento del dispositivo.
La domanda di brevetto italiana per modello di utilità PI2014U000016 descrive un bruciatore pirolitico provvisto di una camera interna, di una camera esterna e di un sistema di ventilazione forzata, ovvero una ventola, posto alla base del bruciatore in modo da convogliare una grande quantità di aria all’interno dell’intercapedine presente tra la camera interna e la camera esterna, e al contempo all’interno della camere interna stessa ove avviene la combustione del solido. La camera interna è provvista di una serie di fori posti nella porzione sommitale e alla base della stessa che permettono il passaggio dei gas e dell’aria al fine di generare il processo pirolitico e assicurare una totale combustione del solido presente nella camera interna.
Tale dispositivo presenta però una serie di inconvenienti che ne limitano l’utilizzo e le prestazioni. In particolare, l’introduzione di una corrente di aria forzata alla base del bruciatore genera una serie di turbolenze in prossimità dei fori posti alla base della camera interna, che limitano e impediscono la corretta fuoriuscita del gas prodotto dalla pirolisi, riducendo le prestazioni del bruciatore stesso. Inoltre la ventola, essendo realizzata generalmente in materiale plastico ed essendo direttamente collegata alla base del bruciatore, risente del calore generato dalla combustione del solido nella camere interna, che può comprometterne l’integrità e di conseguenza ridurre le performance del bruciatore.
Compito principale della presente invenzione è fornire pertanto un bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido che consenta di superare gli inconvenienti sopra citati. All’interno di questo compito, uno degli scopi della presente invenzione è quello di realizzare un bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido che permetta una corretta trasformazione del solido utilizzato, in modo da ottenere una elevata quantità di syngas e pertanto una combustione priva di residui gassosi dannosi e fastidiosi per l’uomo.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido che ottimizzi il flusso di aria circolante all’interno del bruciatore stesso, limitando le turbolenze e permettendo in tal modo di ottenere una reazione ottimale con una produzione elevata di syngas.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di provvedere un bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido che permetta una totale trasformazione del solido utilizzato, evitando in tal modo che si generi fumo durante la fase di spegnimento del bruciatore.
Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido che preservi l’integrità di tutte le sue parti, in modo particolare che preservi l’integrità del sistema di ventilazione necessario a garantire il corretto afflusso di aria all’interno del bruciatore stesso.
Questi ed altri scopi della presente invenzione vengono raggiunti mediante un bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1 e le relative rivendicazioni dipendenti definite in appendice alla presente descrizione.
In una sua definizione generale, il bruciatore a doppia camera, secondo la presente invenzione, comprende una camera di combustione di diametro definito D e una camicia esterna di diametro B che definisce un’intercapedine toroidale tra detta camicia esterna e detta camera di combustione.
Il bruciatore comprende inoltre un tappo che chiude superiormente detta intercapedine, un fondo ed un sistema di ventilazione accoppiato a detto fondo.
La camera di combustione comprende un cilindro cavo di diametro D e di altezza H in cui D<B e D<H>7xD, e un fondo accoppiato a detto cilindro. Il cilindro è provvisto di una prima serie di fori di diametro D1 posizionati ad una distanza H1 dal bordo superiore, in cui H1>2xD1, e di una seconda serie di fori di diametro D2 posizionati ad una distanza H2 dal bordo inferiore, in cui H2>2xD2.
La prima serie di fori presenta un diametro D1 tale per cui D2≤D1≥3xD2 e la seconda serie di fori presenta un diametro D2 tale per cui D/50≤D2≥/10, detta prima e seconda serie di fori essendo disposti a raggera lungo la parete di detto cilindro cavo secondo un angolo α tale per cui 12°<α>36°.
Il detto fondo è provvisto di un foro centrale di diametro D3 e di una serie di almeno tre fori anch’essi di diametro D3, equidistanti tra loro e posti lungo una circonferenza di diametro compreso tra D e D/4, il diametro D3 essendo maggiore o uguale al diametro D2 di detti secondi fori.
Il bruciatore secondo l’invenzione comprende inoltre un anello stabilizzatore di flusso posto tra il fondo di detto bruciatore e il fondo di detta camera di combustione, provvisto di un foro centrale di diametro D4 tale per cui D4≥D/4. Il bruciatore secondo l’invenzione comprende anche un piatto schermante accoppiato a detto anello stabilizzatore di flusso e posto tra detto anello stabilizzatore di flusso e detto fondo. Il piatto schermante è provvisto di un corpo centrale di diametro D5 e di almeno due staffe atte all’accoppiamento con detto anello stabilizzatore di flusso o al fondo del bruciatore, tale per cui D5≥D4.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del bruciatore a doppia camera, secondo la presente invenzione, sono illustrati facendo riferimento alla descrizione fornita nel seguito ed alle allegate figure, fornite a scopo puramente illustrativo e non limitativo, in cui:
- la figura 1 rappresenta schematicamente una vista isometrica in sezione di un bruciatore secondo l’invenzione;
- la figura 2 rappresenta schematicamente una vista isometrica in sezione del bruciatore di figura 1, con indicazione dei flussi di aria e di gas all’interno del bruciatore;
- la figura 3 è una vista schematica isometrica in sezione del bruciatore di figura 1, con indicazione del funzionamento del piatto schermante ;
- la figura 4A è una vista dall’alto del piatto schermante di un bruciatore secondo l’invenzione;
- la figura 4B è una vista laterale del piatto schermante di un bruciatore secondo l’invenzione;
- la figura 5A è una vista dall’alto dell’anello stabilizzatore di un bruciatore secondo l’invenzione;
- la figura 5B è una vista laterale dell’anello schermante di un bruciatore secondo l’invenzione;
- le figure 6A, 6B e 6C rappresentano schematicamente la camera di combustione di un bruciatore secondo l’invenzione;
- la figura 7 rappresenta schematicamente una vista in sezione di un bruciatore a doppia camera secondo l’arte nota.
Con riferimento alle citate figure, la presente invenzione si riferisce, in una prima forma di realizzazione, ad un bruciatore a doppia camera a combustibile solido 1 comprende una camera di combustione 10 e una camicia esterna 20, coassiale alla camera di combustione, che definisce un’intercapedine toroidale 60 tra la camicia e la camera di combustione. La camicia esterna è provvista di un fondo 40 che contribuisce a definire il volume dell’intercapedine 60. Il fondo 40 è accoppiato ad un sistema di ventilazione 50, preferibilmente un sistema di ventilazione forzata come ad esempio una ventola, che attraverso un foro praticato nel fondo 40 permette il passaggio di aria attraverso il fondo stesso e pertanto all’interno dell’intercapedine 60. Superiormente l’intercapedine è chiusa da un tappo 30 che impedisce sia la fuoriuscita diretta della corrente d’aria generata dal sistema di ventilazione sia la fuoriuscita dei gas generati durante la pirolisi che avviene nella camera di combustione, come verrà in seguito illustrato.
La camera di combustione 10 comprende un cilindro 110 di diametro D e di altezza H in cui D<B e D<H>7xD e un fondo 120. Il volume della camera di combustione, che dipende dalla proporzione tra altezza e diametro, determina la capacità del bruciatore e pertanto la durata di combustione e di produzione di calore dello stesso. La camera di combustione è atta a contenere il combustibile solido che, grazie alla pirolisi, produce il syngas che viene utilizzato sia per la produzione di calore sia per mantenere il combustibile attivo come verrà in seguito descritto.
In una forma di realizzazione preferita del bruciatore l’altezza H della camera di combustione segue la relazione 2xD<H>3xD, ancora più preferibilmente l’altezza H è 2,5 volte il diametro D della camera di combustione stessa.
Esempi di combustibile solido che possono essere impiegati nel bruciatore secondo la presente invenzione sono: cippato, pellet di legno, scarti agricoli secchi, scarti alimentari secchi.
Il diametro B della camicia esterna 20 è compreso tra 1,5xD e 2xD in modo da ottenere un volume dell’intercapedine toroidale 60 adeguato al flusso di aria e di gas generati dal combustibile solido e che permetta un corretto funzionamento del bruciatore. In una forma di realizzazione preferita il diametro B della camicia esterna è compreso tra 1,5xD e 1,7xD, ancora più preferibilmente è uguale a 1,5xD.
Il cilindro cavo 110, di cui è provvista la camera di combustione 10, è provvisto di una prima serie di fori 130 di diametro D1 posti ad una distanza H1 dal bordo superiore del cilindro, e di una seconda serie di fori 140 di diametro D2 posti ad una distanza H2 dal bordo inferiore del cilindro 110.
Le due serie di fori mettono pertanto in comunicazione l’interno della camera di combustione 10 con l’intercapedine toroidale 60, ed in particolare la seconda serie di fori 140 permette che i gas prodotti dalla pirolisi del combustibile solido, passando attraverso l’intercapedine toroidale 60, fuoriescano dai primi fori 130 posti nella porzione superiore del cilindro, ove avviene la combustione degli stessi generando la caratteristica fiamma toroidale tipica dei bruciatori pirolitici.
Il diametro D1 di detti primi fori 130 segue la relazione tale per cui D2≤D1≥3xD2, mentre il diametro D2 di detti secondi fori 140 segue la relazione D/50≤D2≥D/10.
Detta prima serie fori 130 è posta ad una distanza H1 dal bordo superiore secondo la relazione H1>2xD1, preferibilmente H1>3xD1, ancora più preferibilmente ad una distanza H1 uguale a 3,5xD1
La seconda serie di fori 140 è posta ad una distanza H2 dal bordo inferiore secondo la relazione H2>2xD2, preferibilmente H2>3xD2, ancora più preferibilmente ad una distanza H2 uguale a 3,5xD2
In tal modo si ottiene una elevata efficienza della camera di combustione in relazione al passaggio dei gas prodotti dalla pirolisi dai fori 140 e alla loro successiva fuoriuscita nella porzione superiore del bruciatore attraverso i fori 130, senza dover necessariamente sovradimensionare la ventola 50.
In una forma di realizzazione preferita il diametro D1 è D2≤D1≥2xD2, ancora più preferibilmente D1 è 1,6xD2
In una forma di realizzazione preferita il diametro D2 è D/20≤D2≥D/10, ancora più preferibilmente D1 è D\20.
La prima e la seconda serie di fori 130 e 140 sono disposte a raggera lungo la parete del cilindro cavo 110 di cui è provvista la camera di combustione 10 secondo un angolo α compreso tra 12 e 36°, preferibilmente secondo un angolo compreso tra 18° e 30° in tal modo si dispone di un numero sufficiente di fori atti al passaggio dei gas prodotti, garantendo una elevata efficienza di esercizio del bruciatore.
Anche il fondo 120, di cui è provvista la camera di combustione 10, è provvisto di una serie di fori, ed in particolare è provvisto di un foro centrale 151 di diametro D3 e di una serie di almeno tre fori 150 oltre al foro centrale, anch’essi di diametro D3, disposti lungo una circonferenza prestabilita. Tali fori 150 e 151 provvisti sul fondo 120 della camera di combustione 10 permettono il passaggio dell’aria proveniente dal sistema di ventilazione 50 attraverso il fondo 40 del bruciatore stesso, che garantisce una corretta combustione del combustibile solido al fine di ottenere la pirolisi dello stesso e la conseguente produzione di syngas.
Preferibilmente il numero dei fori 150 provvisto sul fondo 120 è compreso tra 5 e 20, ed il loro diametro D3, come anche il diametro D3 del foro centrale 151, è maggiore o uguale al diametro dei fori D2 di detta seconda serie di fori 140 posti alla base cilindro cavo 110.
I fori 151 sono disposti sul fondo 120 lungo una circonferenza di diametro compreso tra De d/4, preferibilmente su una circonferenza compresa tra De D/3, ancora più preferibilmente sono disposti lungo una circonferenza uguale a D/2.
Il funzionamento secondo la presente invenzione, con riferimento alla figura 2 può essere descritto nel seguente modo.
Nella camera di combustione 10 viene introdotto un combustibile primario solido in una quantità predeterminata in modo tale da raggiungere il livello predeterminato di riempimento variabile in base al volume della camera di combustione stessa.
Il combustibile solido primario viene acceso per mezzo di un combustibile ausiliario di avvio, come ad esempio paraffina, etanolo o idrocarburi infiammabili generando in tal modo una quantità di calore che permette di scaldare la camera di combustione 10, portando il combustibile primario alla temperatura ottimale prestabilita affinché si inneschi il processo pirolitico.
L’aria spinta dal sistema di ventilazione 50, percorrendo l’intercapedine toroidale 60 si riscalda e, passando attraverso la parte superiore della camera di combustione 10 attraverso la prima serie di fori 130 crea un “effetto camino” all’interno dell’intercapedine toroidale 60. La combustione del combustibile primario genera un gas infiammabile, anche detto syngas, nella camera di combustione 110. Una parte di syngas viene aspirato dalla camera di combustione 110 ed attraverso la seconda serie di fori 140 sfruttando il cosiddetto “effetto Venturi” generato dai secondi fori 140, viene spinto verso l’intercapedine toroidale 60.
Il flusso di aria presente nell’intercapedine toroidale 60 generato dal sistema di ventilazione 50 guida i gas nella parte superiore del l’intercapedine toroidale stessa, fino alla fuoriuscita dalla prima serie di fori 130 ove avviene la combustione degli stessi producendo la particolare fiamma toroidale. In tal modo il processo ha la possibilità di ripetersi fino all’esaurimento del gas prodotto dal combustibile primario ovvero fino al completo esaurimento del combustibile solido primario.
Sfruttando la regolazione della ventilazione, è possibile variare la temperatura di reazione e conseguentemente ottenere differenti risultati dal processo.
Immettendo nel sistema 1 CFM (Piede Cubo per Metro) di aria ogni 48cm3 di volume della camera di combustione è possibile ottenere un regime minimo sostenibile, ottimizzando la produzione di carbone, ovvero di biochar, rispetto alla produzione di gas (pirolisi lenta).
Immettendo nel sistema 1.7 CFM di aria ogni 48cm3 di volume, si porterà invece il sistema in una situazione di regime massimo sostenibile, massimizzando la produzione di gas rispetto al biochar (pirolisi veloce).
Tutti gli intervalli di ventilazione compresi tra questi due valori, sono da considerarsi accettabili per il corretto funzionamento del dispositivo.
L’intervallo di temperatura raggiunta all’interno della camera di combustione in funzionamento a regime varia dai 400°C ai 1300°C. Ciò implica che i materiali utilizzabili per la costruzione della stessa devono obbligatoriamente sopportare con un discreto scarto queste elevate temperature.
Preferibilmente il bruciatore pirolitico secondo la presente invenzione è realizzato in un materiale selezionato nel gruppo costituito da: leghe a base di ferro, come ad esempio acciaio o ghisa, oppure titanio.
Al fine di permettere un corretto riscaldamento della corrente d’aria circolante nell’intercapedine 60, lo spessore della del cilindro cavo 110 che compone la camera di combustione 10 è compreso tra 1 e 20 mm, preferibilmente tra 2 e 5, ancora più preferibilmente 3mm.
Il sistema di ventilazione 50 è preferibilmente un sistema di ventilazione forzato in grado di variare l’afflusso di aria all’interno del bruciatore in modo prestabilito al fine di regolare lo svolgimento della pirolisi come sopra descritto. Il sistema di ventilazione può essere un sistema radiale o assiale in base alle esigenze costruttive.
Il sistema di ventilazione è accoppiato al fondo 40 del bruciatore e permette il passaggio dell’aria tramite un foro praticato sul fondo stesso. Il foro del fondo 40 è opportunamente dimensionato in base alla dimensione del sistema di ventilazione utilizzato, in particolare in base alla dimensione della bocca di uscita dell’aria dal ventilatore.
Il bruciatore secondo la presente invenzione comprende inoltre un anello stabilizzatore di flusso 200 posto tra il fondo 40 del bruciatore e il fondo 120 della camera di combustione 10 provvisto di un foro centrale di diametro D4. Come illustrato nelle figure 5A e 5B, detto anello stabilizzatore è una corona circolare costituita dello stesso materiale del bruciatore, e con diametro esterno coincidente con il diametro interno della camicia esterna 20, e diametro interno, ovvero il diametro del foro centrale, compreso tra il diametro D del cilindro cavo 110 di della camera di combustione 10 ed il diametro di disposizione dei fori 150 di cui è provvisto il fondo 120 della camera di combustione 10.
L’anello stabilizzatore ha la funzione di ricongiungere, canalizzare e direzionare il flusso d’aria in maniera ottimale, innescando l’estrazione dei gas dalla serie di secondi fori 140 e l’ingresso dell’aria primaria nella serie di fori 150 e 151 provvisti sul fondo 120 della camera di combustione 10. L’anello stabilizzatore è collegato al resto dei componenti coassialmente ad essi, ad una distanza minima dal fondo 120 della camera di combustione compresa tra 10mm e 30mm, preferibilmente tra 15 e 20 ancora più preferibilmente ad una distanza di Il bruciatore è altresì provvisto di un piatto schermante 300 accoppiato all’anello stabilizzatore di flusso 200 e posto tra detto anello stabilizzatore 200 ed il fondo 40 del bruciatore stesso.
Come illustrato nelle figure 4A e 4B, il piatto schermante è provvisto di un corpo centrale 301 di diametro D5 e di almeno due staffe 302 atte all’accoppiamento del piatto stesso all’anello stabilizzatore 200 o al fondo 40 del bruciatore.
Il piatto schermante è realizzato nello stesso materiale del bruciatore, ed il diametro D5 del corpo centrale 301 è maggiore o uguale del diametro D4 del foro centrale di cui è provvisto l’anello stabilizzatore di flusso 200 e maggiore o uguale al diametro del foro praticato sul fondo 40 del bruciatore atto al passaggio del flussi di aria.
Il piatto schermante 300, come illustrato in figura 3, ha la funzione di schermare e riparare la porzione del sistema di ventilazione 50 rivolto verso la camera di combustione in quanto la camera di combustione stessa, per via delle elevate temperature, emette radiazione infrarossa che potrebbe danneggiare il sistema di ventilazione.
Un’ulteriore funzione del piatto schermante 300 è la divisione del flusso d’aria turbolento generato dal sistema di ventilazione forzata 50 che ne permette una prima stabilizzazione e canalizzazione verso l’intercapedine toroidale 60.
Il piatto schermante è collegato al resto dei componenti coassialmente ad essi, ad una distanza minima dall’anello stabilizzatore di flusso 200 compresa tra 10 e 30, preferibilmente tra 15 e 20 ancora più preferibilmente ad una distanza di 15mm e ad una distanza minima dal fondo 40 del bruciatore compresa tra 10 e 30, preferibilmente tra 15 e 20 ancora più preferibilmente ad una distanza di 15mm.
Il bruciatore pirolitico secondo l’invenzione si caratterizza per la facilità di utilizzo e per l’elevata efficienza.
Il bruciatore pirolitico secondo l’invenzione è pertanto utilizzabile, in modo affidabile, per il riscaldamento di piccoli ambienti, o come fonte di calore per barbecue o fornelli da campo. Con il bruciatore pirolitico secondo la presente invenzione è possibile ottenere una pirolisi efficiente che permette di produrre calore senza la produzione di gas tossici e dannosi per l’uomo.
Il bruciatore pirolitico secondo la presente invenzione permette inoltre di salvaguardare i sistemi di ventilazione utilizzati nel bruciatore stesso, in modo da non comprometterne l’integrità e mantenere un funzionamento efficiente.
Il bruciatore pirolitico secondo l’invenzione è di facile realizzazione a livello industriale.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Bruciatore pirolitico a doppia camera a combustibile solido comprendente una camera di combustione (10), una camicia esterna (20) di diametro B definente un’intercapedine toroidale (60) tra detta camicia esterna e detta camera di combustione, un tappo (30) che chiude superiormente detta intercapedine (60), un fondo (40) ed un sistema di ventilazione (50) accoppiato a detto fondo (40), caratterizzato dal fatto che detta camera di combustione (10) comprende un cilindro cavo (110) di diametro D e di altezza H in cui D<B e D<H>7xD, e un fondo (120) accoppiato a detto cilindro, detto cilindro essendo provvisto di una prima serie di fori (130) di diametro D1 posizionati ad una distanza H1 dal bordo superiore, in cui H1>2xD1, e di una seconda serie di fori (140) di diametro D2 posizionati ad una distanza H2 dal bordo inferiore, in cui H2>2xD2, detta prima serie di fori (130) avente un diametro D1 tale per cui D2≤D1≥3xD2 e detta seconda serie di fori (140) avente un diametro D2 tale per cui D/50≤D2≥D/10, detta prima e seconda serie di fori (130, 140) essendo disposti a raggera lungo la parete di detto cilindro cavo (110) secondo un angolo α tale per cui 12°<α>36°, detto fondo (120) essendo provvisto di un foro centrale (151) di diametro D3 e di una ≥D/10, detta prima fori (150) anch’essi di diametro D3, equidistanti tra loro e posti lungo una circonferenza di diametro compreso tra D e D/4, detto diametro D3 essendo maggiore o uguale al diametro D2 di detti secondi fori (140), e dal fatto di comprendere un anello stabilizzatore di flusso (200) posto tra il fondo (40) di detto bruciatore e il fondo (120) di detta camera di combustione (10) provvisto di un foro centrale di diametro D4 tale per cui D4≥D/4 e di un piatto schermante (300) accoppiato a detto anello stabilizzatore di flusso (200) e posto tra detto anello stabilizzatore di flusso (200) e detto fondo (40), detto piatto schermante (300) essendo provvisto di un corpo centrale (301) di diametro D5 e di almeno due staffe (302) atte all’accoppiamento con detto anello stabilizzatore di flusso (200) o al fondo (40) del bruciatore, tale per cui D5≥D4.
  2. 2. Bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che 2xD<H>3xD.
  3. 3. Bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che H1>3xD1 e H2>3xD2.
  4. 4. Bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che 1,5xD2≤D1≥2,5xD2 e D/30≤D2≥/20.
  5. 5. Bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che 18°<α>30°.
  6. 6. Bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti di fori (150) provvisti in detto fondo (120), oltre a detto foro centrale (151), sono in numero compreso tra 5 e 20, detti fori essendo equidistanti tra loro e posti lungo una circonferenza di diametro compreso tra D/2 e D/3.
  7. 7. Bruciatore pirolitico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che D4≥1,5xD.
  8. 8. Bruciatore pirolitico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto cilindro cavo (110) di detta camera di combustione (10) è di spessore compreso tra 0.5mm e 20mm.
  9. 9. Bruciatore pirolitico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che B=1,5xD.
  10. 10. Bruciatore pirolitico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere realizzato in un materiale selezionato nel gruppo costituito da: leghe a base di ferro e titanio.
  11. 11. Bruciatore pirolitico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sistema di ventilazione (50) accoppiato a detto fondo (40) e un sistema di ventilazione forzata.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108844226A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 孙皖平 一种煮茶用风炉
SE544312C2 (en) * 2018-11-26 2022-04-05 Pius Nyuykonge Lukong Device and method for continuous combustion of combustible material in a pyrolytic chamber
CN110425584B (zh) * 2019-08-27 2021-08-24 周珊 一种无风机气化炉
IT202100019742A1 (it) * 2021-07-23 2023-01-23 Tibb Immobiliare S R L Riscaldatore pirolitico con camera di combustione migliorata
AT525531B1 (de) * 2021-09-22 2023-09-15 Keinrath Michael Ofen zur Pyrolyse eines festen Brennstoffs

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR900525A (fr) * 1943-12-13 1945-07-02 Réchaud, notamment pour le plein air
US6615821B1 (en) * 2002-08-13 2003-09-09 Mark S. Stevens Industries, Inc. Camp stove
US20030200905A1 (en) * 2002-04-29 2003-10-30 Reed Thomas B. Process for making a gas from solid fuels and burning the gas in a close coupled combustor to produce clean heat
US20100258104A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Defoort Morgan W Cook stove assembly
EP2342500A1 (en) * 2008-10-07 2011-07-13 Jonathan M. Cedar Combustion device utilizing thermoelectrical generation
WO2016075646A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-19 Lello David Roydon A gasifier stove

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20080823A1 (it) 2008-11-07 2010-05-08 Nathaniel Mulcahy Dispositivo e procedimento di gassificazione e/o pirolisi, o vaporizzazione di un materiale combustibile

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR900525A (fr) * 1943-12-13 1945-07-02 Réchaud, notamment pour le plein air
US20030200905A1 (en) * 2002-04-29 2003-10-30 Reed Thomas B. Process for making a gas from solid fuels and burning the gas in a close coupled combustor to produce clean heat
US6615821B1 (en) * 2002-08-13 2003-09-09 Mark S. Stevens Industries, Inc. Camp stove
EP2342500A1 (en) * 2008-10-07 2011-07-13 Jonathan M. Cedar Combustion device utilizing thermoelectrical generation
US20100258104A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Defoort Morgan W Cook stove assembly
WO2016075646A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-19 Lello David Roydon A gasifier stove

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WO2017202853A1 (en) 2017-11-30

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