ITVI960170A1 - Bruciatore premiscelato aria-gas per caldaie aspirate e soffiate. - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo.” BRUCIATORE PREMISCELATO ARIA-GAS PER CALDAIE ASPIRATE E SOFFIATE”.

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un bruciatore premiscelato aria-gas di tipo perfezionato, particolarmente adatto ad essere applicato a caldaie sia del tipo aspirato che del tipo soffiato. E’ noto che il bruciatore che viene applicato alla caldaia si compone sostanzialmente di un ventilatore che per il tramite di un condotto di mandata invia aria comburente in una camera di miscelazione dove l’aria si miscela con il gas proveniente da un gruppo valvolare collegato ad una tubazione di distribuzione, prima di entrare nel bruciatore propriamente detto che e’ disposto all'interno della caldaia. Nelle realizzazioni di tipo noto, quando si installa il bruciatore e’ necessario tarare la portata dell’aria comburente e del gas cosi’ da ottenere la potenza nominale di combustione ed a tale scopo nei bruciatori di tipo noto sono presenti dispositivi di regolazione della portata dell’aria e dispositivi di regolazione della portata del gas i quali vengono tarati al momento dell'installazione.

Inoltre, sono presenti dispositivi automatici di controllo, generalmente elettronici, i quali variano automaticamente la portata di aria comburente modificando la velocita’ di rotazione del ventilatore e la portata di gas modificando l’apertura della valvola qualora un sensore di pressione disposto nel condotto di mandata dell’aria proveniente dal ventilatore, rilevi condizioni anomale di pressione dovute per esempio ad occlusione del camino.

I bruciatori del tipo noto descritto presentano pero’ alcuni inconvenienti.

Un primo inconveniente e’ costituito dal fatto che la corretta taratura delle portate di aria e di gas all’atto dell'installazione, e' un’operazione piuttosto complessa poiché’ i gruppi che regolano dette portate sono indipendenti tra loro. L’installatore e’ quindi costretto ad agire alternativamente sull’uno e sull’altro fino a determinare, per entrambi, la corretta regolazione che realizza il rapporto stechiometrico di combustione sviluppando la potenza nominale.

Un altro inconveniente e’ costituito dal fatto che i dispositivi automatici di controllo e di variazione delle portate durante il funzionamento, sono dispositivi costosi i quali, oltretutto, richiedono l’installazione di ventilatori con motori a corrente continua per poter variare il loro numero di giri al fine di ottenere le necessarie variazioni di portata di aria quando richiesto.

La presente invenzione intende superare tutti gli inconvenienti detti.

In particolare e’ uno degli scopi dell’invenzione di realizzare un bruciatore premiscelato che rispetto a bruciatori di tipo noto ad esso equivalenti, presenti costi di realizzazione inferiori.

E' un ulteriore scopo che il bruciatore dell’invenzione presenti, rispetto a bruciatori di tipo noto ad esso equivalenti, una maggiore facilita’ nella regolazione delle portate di aria e di gas all’atto dell’installazione,

E' un altro scopo che il bruciatore dell’invenzione sia provvisto di dispositivi di regolazione automatica della portata di gas e di aria durante il funzionamento, di costruzione semplice e di funzionamento affidabile.

E’ non ultimo scopo che il bruciatore dell’invenzione presenti emissioni di CO e di ΝΟχ entro i piu' bassi livelli imposti dalle vigenti norme.

Gli scopi detti sono raggiunti con la realizzazione di un bruciatore premiscelato aria-gas per caldaie comprendente: - un ventilatore per l'adduzione di aria comburente ad un bruciatore inserito all'interno di una caldaia;

- una camera di miscelazione aria-gas disposta a valle del condotto di mandata dell’aria comburente proveniente da detto ventilatore ed a monte di detto bruciatore;

- un ugello disposto in detta camera di miscelazione ed alimentato da un gruppo valvolare per l’adduzione del gas combustibile proveniente dalla rete di alimentazione ed e’ caratterizzato dal fatto che in detta camera di miscelazione ed a monte di detto ugello e' presente un diaframma provvisto di almeno un elemento mobile atto a definire un foro a sezione variabile per il passaggio del flusso di aria comburente, detto almeno un elemento mobile essendo collegato per il tramite di mezzi meccanici ad un otturatore principale di intercettazióne del gas appartenente a detto gruppo valvolare, detti mezzi meccanici essendo atti a permettere lo spostamento di detto almeno un elemento mobile in concomitanza con detto otturatore principale per tarare le portate di aria comburente e di gas quando l’operatore, in fase di installazione del bruciatore, interviene su mezzi di regolazione collegati a detto elemento mobile. Secondo una preferita forma di realizzazione, detto diaframma e’ costituito da una coppia di paratoie disposte trasversalmente alla camera di miscelazione, scorrevoli reciprocamente l’una sull’altra e provviste di sagomature atte a cooperare tra loro per definire un foro di sezione variabile. Una di dette paratoie e’ fissa alla parete della camera di miscelazione, mentre l’altra e’ mobile ed e’ collegata all'otturatore principale di intercettazione del gas che appartiene al gruppo valvolare che regola l’alimentazione aM'ugello.

Detti mezzi di collegamento di detta paratoia mobile a detto otturatore principale sono provvisti di mezzi meccanici di regolazione atti a spostare detta paratoia mobile contemporaneamente a detto otturatore principale ad essa collegato.

Durante il funzionamento, le variazioni di portata del gas per adeguare il funzionamento del bruciatore ad eventuali variazioni di portata dell’aria, sono ottenute da un sensore di pressione disposto nel condotto di mandata del'aria che per il tramite di mezzi di attuazione interagisce con un otturatore ausiliario che varia la portata di gas immessa nel gruppo valvolare ed addotto a detto otturatore ausiliario. Vantaggiosamente l'ugello che immette gas nella camera di miscelazione, presenta i fori di uscita del gas disposti ortogonalmente al flusso dell’aria in modo da ottenere nella camera di miscelazione ed in ingresso al bruciatore, un flusso incrociato aria-gas.

Per quanto concerne l'ugello, esso presenta una geometria costruttiva che tende a minimizzare le perdite di carico e ad ottimizzare il grado di miscelazione aria-gas.

Altrettanto vantaggiosamente, il bruciatore dell’invenzione risulta di piu’ facile regolazione all'atto dell'installazione e durante il funzionamento risulta piu’ affidabile, dato il ridotto numero di elementi che compongono il sistema di regolazione.

Ancora vantaggiosamente non essendo previste durante il funzionamento variazioni di portata dell’aria intervenendo sulla velocita’ di funzionamento del ventilatore, il motore che aziona il ventilatore può' essere del tipo asincrono e non del tipo a corrente continua come previsto nelle realizzazioni di tipo noto.

Altrettanto vantaggiosamente poiché’ il ventilatore e’ attraversato soltanto dal flusso d’aria e non da flusso aria mista a gas, il ventilatore può' essere del tipo non stagno. Gli scopi ed i vantaggi detti, verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma di esecuzione dell’invenzione data a titolo indicativo ma non limitativo e rappresentata nelle allegate tavole di disegno ove:

in fig. 1 si osserva il bruciatore dell'invenzione rappresentato in forma schematica e sezionato longitudinalmente;

- in fig. 2 si osserva in vista dall'alto il particolare del diaframma inserito nella camera di miscelazione.

Come si osserva in fig. 1 , il bruciatore dell’invenzione, complessivamente indicato con 1 , comprende:

- un ventilatore 2 atto a prelevare aria comburente dall’ambiente esterno per convogliarla in un bruciatore 3 disposto all’interno di una caldaia 4;

- una camera di miscelazione 5 posta a valle del condotto di mandata 21 di detto ventilatore 2 ed a monte di detto bruciatore 3;

- un ugello 6 disposto in detta camera di miscelazione 5 e provvisto di una pluralità’ di fori 61 atti ad immettere all’interno di detta camera di miscelazione 5 il gas che per il tramite di un condotto 62 proviene da un gruppo valvolare, complessivamente indicato con 7, connesso ad una tubazione 8 di una rete di alimentazione.

Come si osserva, internamente a detta camera di miscelazione 5 e trasversalmente al flusso di aria 23 e’ disposto un diaframma, complessivamente indicato con 9 e rappresentato in vista dall’alto nel particolare di fig. 2, il quale e’ composto da:

- un elemento fisso costituito da una paratoia fissa 91 fissata alla parete 51 di detta camera di miscelazione 5;

- un elemento mobile costituito da una paratoia mobile 92, scorrevole orizzontalmente sulla paratoia fissa 91 ed attraverso la parete 51 di detta camera di miscelazione 5 secondo le direzioni 193.

Si osserva anche che ciascuna di dette paratoie presenta una rientranza curva rispettivamente 191 e 192, dette rientranze tra loro contrapposte essendo atte, cooperando tra loro, a definire un foro 93 avente sezione variabile a seconda della posizione relativa di detta paratoia mobile 92 rispetto a detta paratoia fissa 91.

Si osserva anche che detta paratoia mobile 92 e’ provvista di mezzi meccanici d i collegamento, costituiti da vincoli meccanici 10, per il tramite dei quali essa e’ collegata all’otturatore principale 11 di detto gruppo valvolare 7 il quale modula l’apertura del passaggio 12 attraverso cui il gas, che proviene dalla tubazione 8 della rete di distribuzione e che fluisce con direzione 13 attraverso detto passaggio 12, entra con direzione 14 nel condotto 62 per alimentare l'ugello 6.

Quando in fase di installazione si tara il bruciatore, l’operatore, intervenendo su mezzi di regolazione 101 che sono disposti esternamente al bruciatore e che sono collegati per il tramite del tirante 102 alla paratoia mobile 92, regola sia la posizione di detta paratoia mobile 92 e sia la posizione di detto otturatore principale 1 1. In tal modo si tara sia la portata di aria che fluisce attraverso il foro 93 del diaframma 9 e sia la portata di gas che fluisce attraverso il passaggio 12 e che entra nella camera di miscelazione 5 attraverso l’ugello 6.

La ricerca delle posizioni di regolazione di detta paratoia mobile 92 e di detto otturatore principale 11 , vengono facilitate predisponendo su detti mezzi di regolazione 101 opportuni riferimenti.

Definito cosi' il diametro del foro 93 di passaggio dell’aria comburente e l’apertura dell’otturatore principale 11 , il bruciatore funziona alla potenza nominale lavorando con rapporto aria-gas predefinito ed ottimale e quindi con produzione di CO e di ΝΟχ entro i limiti prestabiliti.

I mezzi di regolazione 101 , all’aumentare della densità' del gas, riducono il diaframma 9 e viceversa, entro un campo di variazione di ± 10%.

In caso di funzionamento anomalo del bruciatore, nel condotto di mandata 21 si genera una variazione di pressione e quindi di portata dell'aria comburente, variazione di pressione che viene rivelata da un sensore di pressione 22 disposto in detto condotto di mandata. Il segnale rilevato dal sensore, per il tramite di un trasduttore 25 del tipo di per se’ noto, provoca lo spostamento di un otturatore ausiliario 24 che fa variare la portata di gas all’otturatore principale 11 e quindi all'ugello 6, al fine di mantenere costante il rapporto di combustione aria-gas predefinito dalla taratura.

Questo comporta il vantaggio che tutte le variazioni che intervengono durante il funzionamento e dopo la taratura del bruciatore, mantengono invariato il rapporto aria-gas impostato in fase di taratura.

Cosi' per esempio se per un motivo qualsiasi si verifica un’ostruzione al camino, all’interno del condotto di mandata 21 si genera un aumento della pressione che provoca una diminuzione di portata dell’aria comburente. Il sensore 22 invia un segnale all'attuatore 25 che chiude l’otturatore ausiliario 24 diminuendo quindi la portata di gas all’ugello 6 senza modificare il rapporto aria-gas.

Si osserva che la taratura iniziale del bruciatore in fase di installazione nonché’ le variazioni di portata del gas durante il funzionamento a fronte di cause accidentali di modifica della portata dell’aria comburente, sono ottenute senza variare la velocita' del ventilatore il quale funziona sempre a velocita’ costante. Il ventilatore quindi può’ essere posto in rotazione da un motore asincrono e non da un motore a corrente continua, rispetto al quale risulta molto meno costoso.

Inoltre non sono previsti dispositivi elettronici che rilevando le variazioni di pressione intervengano a modificare la velocita’ del motore. Questo comporta, come già' detto, una maggiore semplicità’ di costruzione del bruciatore nel suo complesso ed anche una riduzione dei costi oltre ad una maggiore affidabilita’ di funzionamento.

In base a quanto detto si comprende che il bruciatore dell'invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati,

il bruciatore dell’invenzione potrà' essere utilmente applicato a caldaie di tipo aspirato oppure a caldaie di tipo soffiato, a seconda della necessita' dell'utilizzatore.

E' evidente che in fase esecutiva al bruciatore dell'invenzione e particolarmente ai suoi dispositivi di regolazione, potranno essere apportate modifiche atte a renderne piu’ semplice la costruzione oppure il funzionamento oppure a renderne piu’ economica la costruzione.

Cosi’ per esempio il bruciatore potrà’ essere provvisto di un compensatore di portata atto a variare il valore della portata d’aria in maniera automatica al variare della temperatura dell'aria stessa.

Si intende comunque che tali varianti sono tutte da ritenersi protette dalla presente invenzione.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Bruciatore premiscelato aria-gas (1 ) per caldaie comprendente: - un ventilatore (2) per l’adduzione di aria comburente ad un bruciatore (3) inserito all’interno di una caldaia (4); - una camera di miscelazione (5) aria-gas disposta a valle del condotto di mandata (21 ) dell’aria comburente (23) proveniente da detto ventilatore (2) ed a monte di detto bruciatore (3); - un ugello (6) disposto in detta camera di miscelazione (5) ed alimentato da un gruppo valvolare (7) per l’adduzione del gas combustibile proveniente dalla rete di alimentazione (8), caratterizzato dal fatto dal fatto che in detta camera di miscelazione (5) ed a monte di detto ugello (6) e’ presente un diaframma (9), provvisto di almeno un elemento mobile (92) atto a definire un foro a sezione variabile (93), per il passaggio del flusso di aria comburente (23), detto almeno un elemento mobile (92) essendo collegato per il tramite di mezzi meccanici (10) ad un otturatore pri ncipale (11 ) di intercettazione del gas appartenente a detto gruppo valvolare (7), detti mezzi meccanici (10) essendo atti a permettere lo spostamento di detto almeno un elemento mobile (92) in concomitanza con detto otturatore principale (11 ) per tarare le portate di aria comburente e di gas quando l’operatore, in fase di installazione del bruciatore (1 ), interviene su mezzi di regolazione (101 ) collegati a detto elemento mobile (92).
2. 2) Bruciatore premiscelato aria-gas secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto diaframma (9) comprende almeno un elemento fisso costituito da una paratoia fissa (91 ) collegata alla parete (51 ) di detta camera di miscelazione (5) ed almeno un elemento mobile costituito da una paratoia mobile (92) scorrevole orizzontalmente su detta paratoia fissa (91 ) ed attraverso detta parete (51 ) di detta camera di miscelazione (5), dette paratoie (91 , 92) presentando rientranze concave (191 , 192) tra loro contrapposte atte a definire un foro (93) a sezione variabile che realizza la variazione di portata del flusso (23) di aria comburente che fluisce attraverso di esso.
3. 3) Bruciatore premiscelato aria-gas secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto ugello (6) presenta una pluralità’ di fori (61 ) atti ad immettere gas all’interno di detta camera di miscelazione (5), detti fori (61 ) essendo disposti trasversalmente alla camera di miscelazione (5) stessa cosicché’ il flusso di gas che fluisce attraverso di essi risulta ortogonale al flusso (23) di aria comburente che fluisce nella camera di miscelazione.
4. 4) Bruciatore premiscelato aria-gas secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto gruppo valvolare (7) di adduzione del gas a detto ugello (6) comprende: - un sensore (22) inserito in detto condotto di mandata (21 ); - un trasduttore (25) connesso a detto sensore (22) e meccanicamente collegato ad un otturatore ausiliario (24) atto a variare la portata di gas in ingresso nel gruppo valvolare (7) e proveniente da detta rete di distribuzione; - un otturatore principale (11 ) cooperante con un passaggio (12) atto a porre in comunicazione detto ugello (6) con un canale (62) alimentato con detto gas che entra attraverso detto otturatore ausiliario (24).