ITVI20090204A1

ITVI20090204A1 - Scambiatore di calore da utilizzare, in particolare, con un bruciatore di gas combustibile

Info

Publication number: ITVI20090204A1
Application number: IT000204A
Authority: IT
Inventors: Aldo Polidoro
Original assignee: Aldo Polidoro
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-01-31

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda uno scambiatore di calore da utilizzare, in particolare, con un bruciatore di gas combustibile.

E’ noto che con il temi ine di scambiatore di calore si intende un apparecchio in cui si realizza un trasferimento di calore tra un fluido caldo ed uno freddo separati da una parete conduttrice, la quale funge da superfìcie di scambio termico. Svariate sono le modalità costruttive assunte da questi scambiatori di calore, che dipendono sia dal tipo dei fluidi che effettuano gli scambi termici, che dall’effettivo dispositivo che utilizza lo scambiatore. In particolare lo scambio termico può avvenire tra due liquidi, ma anche tra un liquido che percorre una tubazione o simili ed una fiamma che investe la stessa. In particolare vengono spesso utilizzati dei tubi alettati o schiacciati, disposti in vario modo, al fine di aumentare il più possibile la superfìcie di scambio termico tra il liquido che fluisce all’interno della tubazione ed una fiamma che lambisce esternamente la suddetta.

In particolare ci interessa considerare gli scambiatori che vengono utilizzati nell’ambito tecnico dei bruciatori di gas combustibile, in cui si ha a che fare con un flusso di gas che fluisce ad alta temperatura per conduzione naturale o forzata, riscaldato in seguito alla combustione di una miscela di gas combustibile ed aria comburente, detto fluido gassoso investendo una tubazione entro la quale fluisce un liquido, costituito generalmente da acqua, che è destinato a scaldarsi in seguito a tale scambio termico.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare uno scambiatore di calore, da utilizzare vantaggiosamente, anche se non esclusivamente, in connessione con un bruciatore di gas combustibile, che presenti un notevole rendimento, in modo da poter presentare delle dimensioni ridotte, inoltre il bruciatore di cui al trovato deve essere anche semplice da realizzare e presentare un costo di costruzione limitato.

Ciò si ottiene, secondo il trovato, realizzando uno scambiatore che presenta le caratteristiche della parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Queste ed altre caratteristiche del trovato verranno ora qui di seguito descritte in dettaglio con riferimento ad alcune sue forme particolari di realizzazione, rese a titolo di esempio non limitativo, con l’aiuto delle tavole di disegno allegate, dove.

- nelle figure I - 3 (tav. 1) sono illustrate tre viste ortogonali di una prima forma di realizzazione dello scambiatore di calore di cui al trovato;

- nella figura 4 è illustrato un particolare di detto scambiatore;

- nelle figure 5 - 7 (tav. Il) sono illustrate tre viste di un ulteriore forma di realizzazione dello scambiatore di cui al trovato;

- nella figura 8 è illustrato un particolare di detto scambiatore;

- nelle figure 9 e 10 (tav. Ili) sono illustrate le modalità di utilizzazione della prima forma di realizzazione dello scambiatore di calore di cui al trovato, rispettivamente in connessione con un bruciatore di gas combustibile a convezione forzata ed a convezione naturale;

- nella figura 11 (tav. IV) è illustrata una vista della prima forma di realizzazione dello scambiatore di cui al trovato munito di mezzi atti ad evitarne la deformazione in fase di utilizzazione.

Nelle figure da 1 a 3 si vede che il bruciatore di cui al trovato è realizzato mediante una coppia di lamiere piane sottili 1, 2, disposte in modo parallelo, le quali sono entrambe ripiegate a “zig-zag” formando delle anse 3. Pertanto tra un’ansa e quella successiva, si formano coppie di piani paralleli formati da porzioni della medesima lamiera. Le due lamiere sono reciprocamente saldate alle due estremità 10', 10”.

E’ inoltre previsto un foro di immissione 4 ed un foro di uscita 5 per il fluido che fluisce dentro lo scambiatore, in corrispondenza delle facce di estremità 6, 7 delle lamiere, che non sono interfacciate ad altre facce contigue.

Come illustrato in figura 4, le due estremità 10' e 10" delle lamiere 1,2 sono opportunamente saldate, vantaggiosamente mediate saldatura a mezzo laser, che può essere effettuata in modo robottizzato.

Nelle figure da 5 ad 8 si vede una modalità di realizzazione alternativa dello scambiatore di calore di cui al trovato. Ad ogni modo, vantaggiosamente, sarà previsto che le facce reciprocamente interfacciate appartenenti alla coppia di lamiere piane sottili 1, 2, siano di forma quadrata o rettangolare.

In figura 1 1 si vede che, al fine di evitare eventuali deformazioni delle lamiere, in conseguenza, per esempio, di eventuali colpi di ariete in caso di rapido movimento del fluido che scorre all’interno dello scambiatore, potranno essere previste delle bugne 12, sistemate tra un piano e quello successivo appartenenti alla stessa lamiera 1, 2, ciò che consente di evitare la modifica della conformazione dello spazio esistente tra dette due facce e quindi un funzionamento anomalo dello scambiatore.

Vantaggiosamente lo scambiatore sarà realizzato mediante lamiere piane avente spessori varianti da 0,5 a 1 mm, realizzate in materiale metallico (ad esempio in rame o acciaio).

Nelle figure 9 e 10 sono illustrate due possibili utilizzazioni dello scambiatore di calore di cui al trovato.

In particolare, in figura 9 si vede che lo scambiatore di cui al trovato, indicato globalmente con il riferimento 100, può essere inserito in un impianto che presente un bruciatore ad aria soffiata che comprende, in particolare, un ventilatore 13, che immette in modo forzato dell’aria all’interno di un condotto 14, dove pure viene insufflato del gas combustibile attraverso un ugello 15. La miscela aria-gas combustibile che si forma all’interno di detto condotto dà luogo a formazioni di fiammelle 16, in corrispondenza della testa del bruciatore 17; successivamente la miscela passa in un'altra testa di bruciatore 18 (ad esempio quello illustrato nella domanda di brevetto n. VI2009A0001 14, dello stesso richiedente), dove si sviluppa la combustione propriamente detta, con le fiamme 19.

II flusso di aria calda 20 che si sviluppa va quindi a lambire lo scambiatore 100, determinando il riscaldamento del liquido ottenuto all’interno del suddetto.

In figura 10 si vede che lo scambiatore 100 di cui al trovato può viceversa essere inserito in un bruciatore che opera con aria aspirata e che prevede, con modalità in sé note, un condotto 21 in cui si miscela l’aria comburente 22 con il gas combustibile 23 che proviene da un ugello 24. Sulla testa 25 del bruciatore si sviluppa a combustione con le fiamme 26 ed il flusso di aria calda 20 va quindi a lambire gli elementi dello scambiatore di calore, determinando anche in questo caso il riscaldamento del liquido contenuto nello scambiatore stesso.

Da quanto sopra precede si vede quindi come lo scambiatore di calore di cui al trovato presenti una forma realizzativa particolarmente semplice e sia quindi intersecamente economico dal punto di vista costruttivo.

Inoltre le prove effettuate su detto scambiatore hanno permesso di constatare che esso è in grado di assicurare un efficacissimo scambio termico tra i due fluidi preposti allo scambio, in particolare in caso di utilizzazione in connessione con un bruciatore di gas combustibile.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. SCAMBIATORE DI CALORE DA UTILIZZARE, IN PARTICOLARE CON UN BRUCIATORE DI GAS COMBUSTIBILE, caratterizzato dal fatto di essere realizzato mediante una coppia di lamiere piane sottili (1, 2), disposte accoppiate in modo parallelo, le quali sono entrambe ripiegate a “zig-zag”, formando delle anse (3), tra un’ansa e quella successiva formandosi coppie di piani paralleli formati da porzioni della medesima lamiera, le due lamiere essendo reciprocamente saldate alle due estremità (10’, 10”), essendo previsto un foro di immissione (4) ed uno di uscita (5) per il fluido che fluisce dentro lo scambiatore, in corrispondenza delle facce di estremità (6, 7) delle lamiere, non interfacciate ad altre facce contigue.
2. SCAMBIATORE DI CALORE, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le facce reciprocamente interfacciate appartenenti alla coppia di lamiere piane sottili (I, 2), sono di forma quadrata o rettangolare.
3. SCAMBIATORE DI CALORE, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che lo spessore delle lamiere piane (1, 2) è di 0,5 - 1 mm.
4. SCAMBIATORE DI CALORE, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le due lamiere (1, 2) sono reciprocamente saldate alle due estremità (ΙΟ', 10”) mediante saldatura a mezzo laser.
5. SCAMBIATORE DI CALORE, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tra le coppie di facce reciprocamente interfacciate appartenenti alle due lamiere sono presenti delle bugne (12), la cui presenza è atta ad evitare eventuali deformazioni delle facce stesse, modificando la conformazione delle spazio esistente tra dette facce.