ITUD20100183A1 - Focolare per una apparecchiatura per la combustione di biomassa - Google Patents
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Description
Descrizione
"FOCOLARE PER UNA APPARECCHIATURA PER LA COMBUSTIONE DI BIOMASSA"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si applica ad un focolare per una apparecchiatura a biomassa, vantaggiosamente del tipo provvisto di un dispositivo per la regolazione dell'uscita fumi per evitare l'uscita dei fumi da una camera di combustione, in condizioni di porta aperta dell'apparecchiatura. In particolare, il presente trovato si riferisce ad un focolare provvisto di un organo di filtraggio atto a limitare al minimo l'emissione in atmosfera di polveri sottili, monossido di carbonio ed altri inquinanti generati durante la combustione.
STATO DELLA TECNICA
È noto un focolare per una apparecchiatura per la combustione di biomassa, un caminetto, una stufa o simile, avente una struttura di base conformata per definire almeno una camera di combustione ed un camino di tiraggio dei fumi. La camera di combustione à ̈ aperta almeno da un lato attraverso un'apertura di carico, per permettere il caricamento dall'esterno della camera stessa e/o l'innesco della combustione.
Tale apertura à ̈ selettivamente richiudibile mediante una porta di chiusura.
Un inconveniente affrontato nella tecnica à ̈ quello di garantire l'apertura del camino in condizione aperta della porta di chiusura, in modo da evitare un'ingente fuoriuscita di fumo dall'apertura di caricamento e pericolo per l'utente .
È noto che sulla sezione utile di passaggio del camino à ̈ prevista una valvola di parzializzazione, ad esempio a farfalla, disposta in un tratto del camino prossimo alla camera di combustione e la quale viene selettivamente portata in rotazione rispetto ad un asse trasversale alla direzione di percorrenza dei fumi, permettendo la gestione in apertura ed in chiusura della sezione utile di passaggio.
È noto ad esempio dal brevetto italiano IT-B-1310551 a nome della Richiedente, un cinematismo che collega la porta di chiusura alla valvola di parzializzazione in modo che, in una condizione aperta della porta di chiusura, anche la valvola di chiusura risulti completamente aperta, ritornando poi alla condizione di parzializzazione voluta, una volta chiusa la porta di chiusura.
È anche noto prevedere organi di filtraggio disposti prima dell'uscita del camino, per ridurre al minimo le emissioni in ambiente di polveri sottili, monossido di carbonio ed altri elementi inquinanti .
È noto utilizzare un filtro di tipo catalitico, il quale ha però la necessità sia di operare a temperature comprese fra circa 250°C e circa 450°C, sia di frequenti interventi di manutenzione per la sua pulizia e rigenerazione. Tali interventi sono spesso complessi e richiedono l'intervento di personale specializzato.
In particolare, nelle applicazioni in cui à ̈ prevista anche la valvola di parzializzazione, il filtro viene disposto lungo il camino, od in altre zone comunque sufficientemente vicine alla camera di combustione, per garantire il funzionamento nel suddetto intervallo di temperature. Molto spesso, tali posizionamenti risultano di difficile accesso per gli operatori, complicando ulteriormente gli interventi di manutenzione.
La Richiedente ha sperimentato che questo tipo di filtri elettrostatici hanno una ridotta capacità di filtraggio nel tempo poiché si sporcano facilmente e quindi non trovano un'ampia applicazione.
Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un focolare per una struttura a legna che sia di semplice ed economica realizzazione, e che permetta sia una parzializzazione dell'uscita dei fumi, sia un'aspirazione sicura dei fumi in condizione aperta della porta di chiusura, sia un filtraggio dei fumi in uscita dal camino.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente.
Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.
In accordo con il suddetto scopo, un focolare per un'apparecchiatura a biomassa secondo il presente trovato comprende una struttura di base conformata per definire almeno una camera di combustione, ed un camino di tiraggio fumi aperto, da un lato, verso la camera di combustione e, dall'altro lato, verso l'ambiente esterno. La camera di combustione à ̈ aperta da almeno un lato attraverso un'apertura di carico, la quale à ̈ selettivamente chiudibile mediante una porta di chiusura.
Secondo il trovato, il focolare comprende inoltre almeno un organo di parzializzazione disposto trasversale in una zona di imbocco del camino di tiraggio, in modo da parzializzare in modo voluto la sezione utile di passaggio dei fumi.
In una vantaggiosa forma di realizzazione, un organo di collegamento cinematico à ̈ predisposto per collegare fra loro la porta di chiusura con l'organo di parzializzazione, sì che in condizione aperta della porta l'organo di parzializzazione si trova nella condizione di massima apertura. In tale condizione à ̈ garantito il massimo tiraggio dei fumi attraverso il camino di tiraggio, evitando il più possibile l'uscita di tali fumi attraverso l'apertura di carico.
Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, il camino di tiraggio comprende almeno un tratto a canna fumaria, previsto immediatamente all'imbocco nella camera di combustione e provvisto di un primo condotto di passaggio fumi, in cui disposto l'organo di parzializzazione, e di un secondo condotto di passaggio fumi coassiale ed esterno al primo condotto di passaggio fumi.
Il primo condotto definisce un proprio canale di passaggio fumi, mentre fra il primo condotto di passaggio fumi ed il secondo condotto di passaggio fumi viene a definirsi un'intercapedine circolare. Secondo il trovato all'interno dell'intercapedine circolare à ̈ disposto un organo di filtraggio catalitico avente forma cilindrica con sezione trasversale correlata alla sezione trasversale dell'intercapedine circolare.
In questo modo, l'organo di filtraggio occupa l'intera sezione utile di passaggio dell'intercapedine circolare, ed à ̈ atto a filtrare almeno i fumi in passaggio attraverso quest'ultima. Con la soluzione secondo il presente trovato si ha che l'organo di filtraggio catalitico si trova in una posizione sostanzialmente accessibile dall'interno della camera di combustione, in una zona in cui le temperature dei fumi garantiscono sempre un'operatività fra circa 250°C e circa 450°, e non influenza la funzionalità dell'organo di parzializzazione .
Pertanto, à ̈ possibile prevedere fasi più rapide e semplici di intervento con conseguente riduzione dei costi di manutenzione, viene comunque garantita un'ottima operatività dell'organo di filtraggio catalitico e viene garantito il tiraggio completo dei fumi dal camino di tiraggio, in condizione aperta della porta di chiusura.
In una forma di realizzazione preferenziale, il focolare comprende un meccanismo di aggancio a scatto ricavato, con una sua prima parte, sull'organo di filtraggio e, con una sua seconda parte, su una parete interna della camera di combustione, in corrispondenza dell'apertura del camino di tiraggio verso tale camera di combustione .
In questo modo, l'organo di filtraggio può essere selettivamente montato e smontato all'interno dell'intercapedine circolare, intervenendo dall'interno della camera di combustione ed agendo su un semplice meccanismo di aggancio a scatto.
Secondo una variante, il meccanismo di aggancio a scatto à ̈ del tipo a baionetta in cui, la prima parte comprende due alette che sporgono lateralmente all'organo di filtraggio catalitico, mentre la seconda parte comprende due staffe fissate alla parete interna e definenti con quest 'ultima rispettive sedi di alloggiamento per le alette dell'organo di fissaggio catalitico.
Secondo una variante, le staffe sono direttamente ricavate per sagomatura della parete interna della camera di combustione.
Pertanto, il montaggio dell'organo di filtraggio prevede una prima fase di inserimento dell'organo di filtraggio all'interno dell'intercapedine anulare, con le alette in una posizione angolarmente sfalsata rispetto alle staffe. Una volta raggiunta una condizione di completo inserimento, l'organo di filtraggio viene ruotato rispetto ad un suo asse longitudinale mediano, fino a portare le alette all'interno delle relative sedi di alloggiamento.
Al contrario, ossia con una rotazione e una successiva estrazione assiale, l'organo di filtraggio viene facilmente smontato dall'intercapedine anulare.
Questa soluzione permette anche ad un utente finale, di intervenire direttamente per le operazioni di sostituzione, rigenerazione e/o pulizia dell'organo di filtraggio catalitico, senza necessitare dell'intervento di personale specializzato .
Secondo un'altra variante, il meccanismo di aggancio a scatto à ̈ di tipo elastico, ossia con tenuta elastica dell'organo di filtraggio quando quest'ultimo si trova in posizione all'interno dell'intercapedine anulare.
Secondo un'altra variante l'organo di filtraggio catalitico ha una struttura a nido d'ape con una densità di fori compresa fra circa 20 e circa 30 fori per sq. ine.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:
- la fig. 1 illustra una vista frontale di un focolare a biomassa;
- la fig. 2 illustra una sezione lungo la linea II-II di fig. 1;
- la fig. 3 illustra una vista in pianta del focolare di fig. 1;
- la fig. 4 illustra una sezione lungo la linea IV-IV di fig. 1;
- la fig. 5 illustra una vista assonometrica e parzialmente sezionata di un particolare ingrandito del focolare di fig. 1, in una prima condizione operativa;
- la fig. 6 illustra una vista assonometrica e parzialmente sezionata di un particolare ingrandito del focolare di fig. 1, in una seconda condizione operativa;
- la fig. 7 illustra una vista assonometrica e parzialmente sezionata di un particolare ingrandito del focolare di fig. 1, in una fase di montaggio/smontaggio di un organo di filtraggio catalitico.
Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento uguali sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni sostanzialmente uguali nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI
REALIZZAZIONE
Con riferimento alle figure allegate, con il numero 10 Ã ̈ indicato nel suo complesso un focolare per una apparecchiatura a biomassa, un caminetto, una stufa o simile impianto di riscaldamento domestico .
Tipicamente, il focolare 10 comprende una struttura di base, o telaio 11, avente una conformazione tale da definire una camera di combustione 12 ed un camino di tiraggio 13 dei fumi .
La camera di combustione 12 Ã ̈ aperta verso l'esterno attraverso un'apertura di caricamento 15, la quale apertura 15 Ã ̈ selettivamente chiudibile mediante una porta di chiusura 16, nella fattispecie con movimento a ghigliottina.
Il camino di tiraggio 13 Ã ̈ aperto ed affacciato, da un lato, verso la camera di combustione 12 attraverso una parete interna 17 e, dall'altro lato, verso l'ambiente esterno.
Il camino di tiraggio 13 comprende, almeno in una sua parte iniziale, tipicamente denominata canna fumaria, un primo condotto 19 interno, ed un secondo condotto 20 esterno, i quali sono disposti fra loro coassiali.
Il primo condotto 19 ha diametro ridotto rispetto al secondo condotto 20 e definisce un proprio canale 19a di passaggio dei fumi, mentre fra lo stesso primo condotto 19 ed il secondo condotto 20 viene a definirsi un'intercapedine anulare 20a di passaggio dei fumi, distinta e separata dal canale 19a.
Il focolare 10 comprende, inoltre, una valvola di parzializzazione 21, disposta in cooperazione con il canale 19a, in modo da permettere la variazione selettiva della sezione utile di passaggio dei fumi attraverso tale canale 19a e, quindi, di variare le condizioni tiraggio dei fumi e di combustione all'interno della camera di combustione 12.
Tale valvola di parzializzazione 21 à ̈ di tipo sostanzialmente noto ed à ̈ collegata mediante un cinematismo 22 alla porta di chiusura 16, in modo che, in una condizione aperta di tale porta di chiusura 16, corrisponda sempre una condizione di completa apertura della valvola di parzializzazione 21 e, quindi, il massimo passaggio di fumi attraverso il canale 19a.
II focolare 10 comprende inoltre un filtro catalitico 23, il quale ha una forma cilindrica ed una sezione trasversale sostanzialmente equivalente alla sezione trasversale dell'intercapedine 20a, in modo da occuparne sostanzialmente tutta la sezione utile di passaggio dei fumi.
Nella fattispecie il filtro catalitico 23 ha una conformazione alveolare con fori, non illustrati, disposti ad una densità pari a circa 25 fori per sq. ine.
A solo titolo esemplificativo, il filtro catalitico 25 utilizzato nella forma di realizzazione illustrata nelle figure allegate permette di filtrare sia le polveri sottili, ad esempio le PMl e le PM10, sia i componenti organici volatili, ad esempio gli OGC, sia ridurre il monossido di carbonio (CO), che si generano durante la combustione.
Secondo il trovato, il filtro catalitico 23 comprende un anello di supporto 25 disposto esternamente, e dal quale si dipartono radialmente, ed in posizione diametralmente opposte, due alette di aggancio 26.
In modo coordinato, sulla parete interna 17 della camera di combustione 12, in una posizione prossima alla zona di apertura del camino di tiraggio 13 verso la camera di combustione 12 stessa, il focolare 10 comprende due staffe di aggancio 27. Le staffe di aggancio 27 sono conformate in modo da definire con la parete interna 17 stessa, rispettive sedi di alloggiamento per le alette di aggancio 26. Tali sedi di alloggiamento sono aperte lateralmente per consentire un inserimento laterale delle alette di aggancio 26 al loro interno.
In questo modo, come schematicamente rappresentato dalle frecce L e R di fig. 7, il montaggio, o vice versa lo smontaggio, del filtro catalitico 23 nell'intercapedine 20a, avviene mediante due movimenti ossia uno lineare (freccia L) di inserimento assiale del filtro catalitico 23 nell'intercapedine 20a, rispetto ad un asse longitudinale mediano del camino di tiraggio 13, ed uno rotazionale (freccia R) di rotazione del filtro catalitico 23 rispetto allo stesso asse mediano del camino di tiraggio 13, fino a provocare l'inserimento laterale delle alette di aggancio 26 nelle rispettive sedi di alloggiamento e determinare la cooperazione di tali alette di aggancio 26 con le staffe di aggancio 27.
In questa condizione, il filtro catalitico 23 risulta correttamente posizionato all'interno dell'intercapedine 20a, svolgendo le sue funzioni di filtraggio dei fumi provenienti dalla camera di combustione 12.
In questa stessa condizione operativa del filtro catalitico 23, i fumi possono passare solo attraverso l'intercapedine 20a, e quindi attraverso il filtro catalitico 23, in una condizione chiusa della valvola di parzializzazione 21, ovvero sia attraverso l'intercapedine 20a e sia attraverso il canale 19a, in una condizione aperta, o semiaperta, della valvola di parzializzazione 21.
È chiaro che al focolare 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.
È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di focolare per una apparecchiatura a biomassa, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1. Focolare per una apparecchiatura a biomassa comprendente una struttura di base (11) conformata per definire almeno una camera di combustione (12) ed un camino di tiraggio (13) dei fumi, il quale à ̈ aperto, da un lato, verso la camera di combustione (12) e, dall'altro lato, verso l'ambiente esterno, caratterizzato dal fatto che detto camino di tiraggio (13) comprende almeno un tratto a canna fumaria, previsto immediatamente all'imbocco verso la camera di combustione (12), e provvisto di un primo condotto (19) e di un secondo condotto (20) disposto coassiale ed esterno a detto primo condotto (19), detto primo condotto (19) definendo un canale (19a) di passaggio fumi e fra detto primo condotto (19) e detto secondo condotto (20) venendosi a definire un'intercapedine circolare (20a) di passaggio fumi, un organo di filtraggio catalitico (23) essendo previsto all'interno di detta intercapedine circolare (20a) ed avente forma cilindrica con sezione trasversale correlata alla sezione trasversale di detta intercapedine circolare (20a).
- 2. Focolare come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un meccanismo di aggancio a scatto comprendente una sua prima parte (26) ricavata su detto organo di filtraggio catalitico (23) ed una sua seconda parte (27) ricavata su una parete interna (17) della camera di combustione (12), in corrispondenza dell'apertura del camino di tiraggio (13) verso detta camera di combustione (12).
- 3. Focolare come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il meccanismo di aggancio a scatto à ̈ del tipo a baionetta e comprende due alette (26) sporgenti lateralmente all'organo di filtraggio catalitico (23), e due staffe (27) associate alla parete interna (17) e definenti con quest'ultima rispettive sedi di alloggiamento per dette alette (26).
- 4. Focolare come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le staffe (27) sono fissate alla parete interna (17) della camera di combustione (12).
- 5. Focolare come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le staffe (27) sono direttamente ricavate per sagomatura della parete interna (17) della camera di combustione (12).
- 6. Focolare come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'organo di filtraggio catalitico (23) ha una struttura a nido d'ape con una densità di fori compresa fra circa 20 e circa 30 fori per sq. ine.
- 7. Focolare come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la camera di combustione (12) à ̈ aperta da almeno un lato attraverso un'apertura di carico (15), la quale à ̈ selettivamente chiudibile mediante una porta di chiusura (16), caratterizzato dal fatto che comprende inoltre almeno un organo di parzializzazione (21) disposto trasversale nel primo condotto (19) in modo da parzializzare in modo voluto la sezione utile di passaggio del canale (19a).
- 8. Focolare come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che comprende un organo di collegamento cinematico (22) predisposto per collegare fra loro la porta di chiusura (16) con l'organo di parzializzazione (21), in modo che ad una condizione aperta di detta porta di chiusura (16) corrisponda sempre una condizione di massima apertura di detto organo di parzializzazione (21).
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