ITUD940100A1 - MIXING HEAD FOR BURNERS - Google Patents
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Abstract
Testa di miscelazione per bruciatori, detti bruciatori essendo utilizzati in forni di riscaldo, di mantenimento, di fusione ad arco, ecc., per fornire un contributo termico aggiuntivo, detti bruciatori essendo montati solidalmente almeno sulle pareti laterali del forno, presentante almeno un primo condotto centrale di adduzione sostanza ossidante (15), almeno un condotto anulare (19) di adduzione sostanza combustibile, esterno a detto primo condotto centrale (15), ed almeno un secondo condotto anulare di adduzione sostanza ossidante (20), esterno a detto condotto anulare (19) di adduzione sostanza combustibile, detti tre condotti (15, 19, 20) essendo sostanzialmente concentrici e cooperando all'uscita con una camera di precombustione (21).Mixing head for burners, said burners being used in heating, maintenance, arc melting furnaces, etc., to provide an additional thermal contribution, said burners being integrally mounted at least on the side walls of the oven, having at least a first duct oxidizing substance adduction unit (15), at least one annular duct (19) for supplying combustible substance, external to said first central duct (15), and at least a second annular oxidizing substance adduction duct (20), external to said annular duct (19) for the supply of combustible substance, said three ducts (15, 19, 20) being substantially concentric and cooperating at the outlet with a pre-combustion chamber (21).
Description
Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:
"TESTA DI MISCELAZIONE PER BRUCIATORI" "MIXING HEAD FOR BURNERS"
CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION
Forma oggetto del presente trovato una testa di miscelazione per bruciatori come espressa nella rivendicazione principale. The present invention relates to a mixing head for burners as expressed in the main claim.
La testa di miscelazione secondo il trovato si applica ai bruciatori utilizzati in cooperazione con forni di riscaldo, di mantenimento, di fusione ad arco, ecc., allo scopo di fornire un contributo termico aggiuntivo durante il processo specifico. The mixing head according to the invention is applied to burners used in cooperation with heating, holding, arc melting furnaces, etc., in order to provide an additional thermal contribution during the specific process.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
E' noto l'utilizzo nei forni elettrici di bruciatori montati solidalmente almeno sulle pareti laterali del forno e cooperanti con l'interno del forno. The use in electric ovens of burners mounted integrally at least on the side walls of the oven and cooperating with the interior of the oven is known.
Detti bruciatori ausiliari vengono per lo più ut il iz zat i per riscaldare in modo cont rollato specifiche zone all ' interno del forno . Said auxiliary burners are mostly used to heat specific areas inside the oven in a controlled manner.
Detti bruciatori presentano genera lmente un condotto centrale alimentato con una sostanza ossidante comburente in pressione, generalmente ossigeno puro o aria arricchita di ossigeno, ed uno o più condotti esterni a detto condotto centrale alimentati con sostanza combustibile in pressione, sia essa gassosa o gassificata. Said burners generally have a central duct fed with an oxidizing substance under pressure, generally pure oxygen or air enriched with oxygen, and one or more ducts external to said central duct fed with combustible substance under pressure, whether gaseous or gasified.
A seconda dell'orientamento dei detti condotti, i bruciatori possono essere del tipo a correnti parallele, a correnti inclinate, a correnti vorticose o a correnti ripartite. Depending on the orientation of said ducts, the burners can be of the parallel current, inclined current, swirling current or shared current type.
Dette due correnti, di sostanza combustibile e di sostanza ossidante comburente, si incontrano in corrispondenza della bocca del bruciatore dove avviene la combustione. Said two streams, of combustible substance and oxidizing substance, meet at the burner mouth where combustion takes place.
Il bruciatore può essere attrezzato con una camera di precombustione per cui la fiamma si viene a generare già all'interno del bruciatore, ovvero esserne privo, la fiamma generandosi all'interno della camera del forno. The burner can be equipped with a pre-combustion chamber whereby the flame is generated already inside the burner, or without it, the flame being generated inside the oven chamber.
Le teste di miscelazione della tecnica nota lamentano alcuni inconvenienti che determinano un funzionamento non sempre efficiente ed uno scadimento nel rendimento dei bruciatori in cui sono installate. The mixing heads of the known art suffer from some drawbacks which cause operation that is not always efficient and a decline in the efficiency of the burners in which they are installed.
In particolare, i problemi lamentati dagli operatori riguardano il fatto che l'ossidante non s combina interamente con la sostanza combustibile, sì che in detti bruciatori è necessario fornire ossidante in eccedenza rispetto al corretto rapporto stechiometrico per la combustione. In particular, the problems complained of by the operators concern the fact that the oxidizer does not combine entirely with the combustible substance, so that in said burners it is necessary to supply an excess oxidizer with respect to the correct stoichiometric ratio for combustion.
Infatti, si verifica spesso, specialmente nel caso di utilizzo di pressioni non elevate, che la sostanza combustibile gassosa alimentata perifericamente al condotto dell'ossidante, si disperda all’interno del forno senza prima combinarsi con detto ossidante e quindi senza bruciare. In fact, it often occurs, especially in the case of using low pressures, that the gaseous combustible substance supplied peripherally to the oxidizer duct, is dispersed inside the oven without first combining with said oxidant and therefore without burning.
Ciò determina uno scadimento di efficienza e di rendimento del bruciatore. This causes a decline in the efficiency and efficiency of the burner.
Per risolvere i problemi della tecnica nota come indicati e per ottenere altri ed ulteriori vantaggi, la proponente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to solve the problems of the known art as indicated and to obtain other and further advantages, the present applicant has studied, tested and implemented the present invention.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND
II presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale . The present invention is expressed and characterized in the main claim.
Le rivendicazioni secondarie espongono variant i all ' idea di soluzione principale . The secondary claims expose variants to the main solution idea.
La testa di miscelaz ione secondo il trovato presenta un primo condotto centrale di adduzione sostanza ossidante comburente. The mixing head according to the invention has a first central duct for feeding the oxidizing oxidizing substance.
Detta sostanza ossidante può essere costituita da ossigeno puro ovvero da ossigeno puro premiscelato con aria. Said oxidizing substance can be constituted by pure oxygen or by pure oxygen premixed with air.
Esternamente a detto primo condotto centrale, e vantaggiosamente concentrico ad esso, è presente un condotto anulare di adduzione sostanza combustibile allo stato gassoso o gassificato. Outside said first central duct, and advantageously concentric with it, there is an annular duct for feeding combustible substance in the gaseous or gasified state.
Secondo il trovato, esternamente a detto condotto di adduzione sostanza combustibile viene ricavato un secondo condotto anulare di adduzione sostanza ossidante, anch'esso vantaggiosamente concentrico ai primi due condotti. According to the invention, a second annular conduit for feeding oxidizing substance is formed outside said duct for feeding the combustible substance, which is also advantageously concentric with the first two ducts.
Detto secondo condotto di adduzione ossidante permette di garantire una precisa e corretta miscelazione fra sostanza combustibile e sostanza ossidante comburente in ogni fase del ciclo di lavoro del bruciatore. Said second oxidizing supply duct allows to guarantee a precise and correct mixing between the combustible substance and the oxidizing oxidizing substance in each phase of the burner work cycle.
Inoltre, l'ossidante alimentato attraverso detto secondo condotto di adduzione va a costituire un anello intorno alla sostanza combustibile gassosa alimentata attraverso il relativo condotto. Furthermore, the oxidant fed through said second supply conduit forms a ring around the gaseous combustible substance fed through the relative conduit.
Ciò impedisce a detta sostanza combustibile di disperdersi all'interno del forno, cosa che crea problemi di eccedenza di carbonio nell'ambiente e nel materiale da riscaldare. This prevents said combustible substance from dispersing inside the furnace, which creates problems of excess carbon in the environment and in the material to be heated.
La testa di miscelazione secondo il trovato permette di racchiudere e forzare detta sostanza combustibile contro l'ossidante alimentato attraverso il relativo primo condotto centrale e migliora cosi l’efficienza ed il rendimento della combinazione fra sostanza combustibile e comburente e quindi della combustione generata dal bruciatore. Ancora, permette di alimentare in modo voluto una quantità di ossidante in eccedenza rispetto al dosaggio stechiometrico necessario per la combustione. The mixing head according to the invention allows to enclose and force said combustible substance against the oxidant fed through the relative first central duct and thus improves the efficiency and efficiency of the combination between combustible and oxidizing substance and therefore of the combustion generated by the burner. Furthermore, it allows to feed in a desired way a quantity of oxidant in excess of the stoichiometric dosage necessary for combustion.
Detta quantità eccedente può così liberarsi come getto libero all'interno del forno e combinarsi, ad esempio, con le molecole di CO o con altre sostanze presenti, se ciò vuole essere ottenuto in una precisa fase del processo. Said excess quantity can thus be released as a free jet inside the furnace and combine, for example, with the molecules of CO or with other substances present, if this is to be obtained in a specific phase of the process.
La testa di miscelazione secondo il trovato presenta vantaggiosamente una camera di precombustione in cui la sostanza ossidante comburente e la sostanza combustibile si combinano dando origine alla fiamma già all'interno del bruciatore, detta fiamma uscendo dalla detta camera di precombustione avvolta da una corona di ossidante. The mixing head according to the invention advantageously has a pre-combustion chamber in which the oxidizing oxidizing substance and the combustible substance combine giving rise to the flame already inside the burner, said flame exiting from said pre-combustion chamber surrounded by a crown of oxidant .
Secondo il trovato, il condotto di adduzione! sostanza combustibile ed il secondo condotto di adduzione ossidante si affacciano nella camera di precombustione con una serie di fori vantaggiosamente simmetricamente distribuiti sulla circonferenza . According to the invention, the supply duct! combustible substance and the second oxidizing supply duct face the pre-combustion chamber with a series of holes advantageously symmetrically distributed on the circumference.
Secondo una variante, detti condotti si affacciano nella camera di precombustione mediante aperture nella forma di archi di cerchio. According to a variant, said ducts face the pre-combustion chamber by means of openings in the form of circular arcs.
Secondo un'ulteriore variante, tutti i condotti di adduzione, riportano terminalmente mezzi ad ugello che permettono di garantire un preciso e corretto dosaggio nelle quantità stechiometriche volute delle sostanze allo stato gassoso introdotte all'interno del forno. According to a further variant, all the supply ducts have nozzle means at the end which allow to ensure a precise and correct dosage in the desired stoichiometric quantities of the substances in the gaseous state introduced into the furnace.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS
Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo non limitativo ed illustrano alcune soluzioni preferenziali del trovato. The attached figures are provided by way of non-limiting example and illustrate some preferential solutions of the invention.
Nella tavola abbiamo che: In the table we have that:
- la fig. 1 illustra, con una parziale sezione longitudinale, un bruciatore nello stato montato che utilizza una testa di miscelazione secondo il trovato; - fig. 1 shows, with a partial longitudinal section, a burner in the assembled state which uses a mixing head according to the invention;
- la fig. 2 illustra schematicamente la testa di miscelazione secondo il trovato; - fig. 2 schematically shows the mixing head according to the invention;
- la fig. 3 illustra la sezione secondo A-A di 2; - fig. 3 illustrates the section according to A-A of 2;
- la fig. 4 illustra una variante di fig. 3; - fig. 4 shows a variant of fig. 3;
- la fig. 5 illustra una variante di fig. 2; - fig. 5 shows a variant of fig. 2;
- la fig. 6 illustra un'altra variante di fig. 2. - fig. 6 shows another variant of fig. 2.
DESCRIZIONE DEI DISEGNI DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Il bruciatore 10 illustrato in fig. 1 è provvisto anteriormente di una testa di miscelazione 11 associata alla sua bocca di uscita 12. The burner 10 illustrated in FIG. 1 is provided at the front with a mixing head 11 associated with its outlet mouth 12.
Il bruciatore 10 del tipo di cui a fig. 1 viene utilizzato in cooperazione con un forno, sia esso di riscaldo, di mantenimento o di fusione ad arco, allo scopo di fornire un contributo termico aggiuntivo durante il ciclo di lavoro del forno. The burner 10 of the type shown in fig. 1 is used in cooperation with a furnace, be it for heating, holding or arc melting, in order to provide an additional thermal contribution during the working cycle of the furnace.
Detto bruciatore 10 viene comunemente montato solidalmente sulla parete del forno, indicata con 13, generalmente costituita da pannelli raffreddati, in corrispondenza di un'apertura 14 ricavata su detti pannelli. Said burner 10 is commonly mounted integrally on the wall of the furnace, indicated with 13, generally consisting of cooled panels, in correspondence with an opening 14 obtained on said panels.
Il bruciatore 10 a cui si applica la testa di miscelazione 11 secondo il trovato può essere sia del tipo fisso che rotante. The burner 10 to which the mixing head 11 according to the invention is applied can be either of the fixed or rotating type.
Nel caso di specie, esso è montato tramite una piastra di montaggio 16, di forma coniugata all'apertura 14, associata alla parete 13 del forno mediante una flangia 17. In the present case, it is mounted by means of a mounting plate 16, of a shape mating with the opening 14, associated with the wall 13 of the furnace by means of a flange 17.
Detta piastra di montaggio 16 presenta una camera di raffreddamento 18 con circolazione di fluido refrigerante. Said mounting plate 16 has a cooling chamber 18 with circulation of refrigerant fluid.
La testa di miscelazione 11 presenta un primo condotto centrale 15 di adduzione sostanza ossidante comburente ed un condotto anulare 19 di adduzione sostanza combustibile allo stato gassoso o gassificato. The mixing head 11 has a first central duct 15 for feeding oxidizing oxidizing substance and an annular duct 19 for feeding combustible substance in the gaseous or gasified state.
Nel caso di specie, la sostanza combustibile indicata nelle figure è metano, ma ciò è solo a titolo esemplificativo. In the present case, the combustible substance indicated in the figures is methane, but this is only by way of example.
Secondo il trovato, esternamente al condotto 19 di adduzione sostanza combustibile viene ricavato un secondo condotto 20 di adduzione ossidante. According to the invention, outside the duct 19 for feeding the combustible substance a second duct 20 for the oxidizing substance is formed.
Detto secondo condotto 20 permette di garantire un preciso e corretto dosaggio stechiometrico fra sostanza combustibile e sostanza comburente in ogni fase del ciclo di lavoro del bruciatore 10. Said second duct 20 allows to guarantee a precise and correct stoichiometric dosage between combustible substance and comburent substance in each phase of the work cycle of the burner 10.
Inoltre, permette di garantire in modo voluto una quantità di ossidante in eccedenza rispetto al dosaggio stechiometrico, affinchè detta quantità eccedente possa liberarsi all'interno del forno e combinarsi con le molecole di CO presenti nell’atmosfera del forno o nello strato di scorie al di sopra del bagno a costituire CO2, liberando energia in forma termica. Furthermore, it allows to guarantee in a desired way an excess quantity of oxidant with respect to the stoichiometric dosage, so that said excess quantity can be released inside the furnace and combine with the CO molecules present in the atmosphere of the furnace or in the slag layer beyond. above the bath to form CO2, releasing energy in thermal form.
Ancora, costituendo un anello intorno alla sostanza combustibile gassosa alimentata attraverso il condotto 19, impedisce ad essa di disperdersi forzandola contro l'ossidante alimentato attraverso il condotto centrale 15 e migliorando l'efficienza ed il rendimento della combinazione fra sostanza combustibile e comburente. Furthermore, by constituting a ring around the gaseous combustible substance fed through the duct 19, it prevents it from dispersing by forcing it against the oxidant fed through the central duct 15 and improving the efficiency and efficiency of the combination of combustible and oxidizing substance.
La testa di miscelazione 11 presenta, nel caso di specie, una camera di precombustione 21 in cui l'ossidante comburente e la sostanza combustibile si combinano dando origine alla fiamma all'interno del bruciatore 10. The mixing head 11 has, in this case, a pre-combustion chamber 21 in which the oxidizing oxidant and the combustible substance combine, giving rise to the flame inside the burner 10.
Secondo la variante illustrata in fig. 6, la testa di miscelazione 11 presenta una prima camera di precombustione 21a in cui si affacciano rispettivamente il primo condotto centrale di adduzione ossidante 15 ed il condotto di adduzione sostanza combustibile 19. According to the variant illustrated in fig. 6, the mixing head 11 has a first pre-combustion chamber 21a into which the first central oxidant supply duct 15 and the combustible substance adduction duct 19 respectively face.
In detta prima camera di precombustione 21a si genera la fiamma che si propaga poi nella seconda camera di precombustione 21b ove si affaccia il secondo condotto di adduzione ossidante 20. In said first pre-combustion chamber 21a the flame is generated which then propagates in the second pre-combustion chamber 21b where the second oxidant supply duct 20 faces.
In questa seconda camera di precombustione 21b la fiamma viene avvolta da una corona di ossidante che forza l'eventuale sostanza combustibile dispersa e non combinata contro detta fiamma, migliorando l'efficienza del bruciatore 10. In this second pre-combustion chamber 21b the flame is surrounded by a crown of oxidant which forces any dispersed and non-combined combustible substance against said flame, improving the efficiency of the burner 10.
In una prima soluzione del trovato, illustrata in fig. 3, il condotto di adduzione sostanza combustibile 19 ed il secondo condotto di adduzione ossidante 20 si affacciano nella camera di precombustione 21 con una serie di fori, rispettivamente 22 e 23, vantaggiosamente simmetricamente distribuiti sulla circonferenza. In a first solution of the invention, illustrated in fig. 3, the combustible substance feed duct 19 and the second oxidizing feed duct 20 face the pre-combustion chamber 21 with a series of holes, 22 and 23 respectively, advantageously symmetrically distributed on the circumference.
Secondo la variante di fig. 4, detti condotti 19 e 20 si affacciano nella camera di precombustione 21 mediante aperture nella forma di archi di circonferenza, rispettivamente indicati con 24 e 25. Secondo l'ulteriore variante indicata in fig. 5, tutti i condotti di adduzione, rispettivamente 15, 19 e 20 riportano terminalmente mezzi ad ugello 29 che permettono di garantire un preciso e corretto dosaggio nelle quantità stechiometriche volute delle sostanze gassose introdotte. According to the variant of fig. 4, said ducts 19 and 20 face the pre-combustion chamber 21 by means of openings in the form of arcs of circumference, respectively indicated with 24 and 25. According to the further variant indicated in fig. 5, all the supply ducts 15, 19 and 20 respectively end with nozzle means 29 which allow to ensure a precise and correct dosage in the desired stoichiometric quantities of the gaseous substances introduced.
Secondo il trovato, il bruciatore 10 presenta almeno una bocca di alimentazione ossidante 26 collegata al primo condotto centrale 15, almeno una bocca di alimentazione 27 sostanza combustibile collegata al condotto di adduzione sostanza combustibile 19 ed almeno una bocca di alimentazione ossidante 28 collegata al secondo condotto di adduzione ossidante 20. According to the invention, the burner 10 has at least one oxidizing feed port 26 connected to the first central duct 15, at least one combustible substance feed port 27 connected to the combustible substance feed duct 19 and at least one oxidizing feed port 28 connected to the second duct of oxidant adduction 20.
Claims (1)
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