ITVR20070139A1 - MEASUREMENT AND ADJUSTMENT DEVICE FOR THE FLOW OF AIR POWERED AT THE COMBUSTION CHAMBER OF PELLET-POWERED APPLIANCES - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO DI MISURAZIONE E DI REGOLAZIONE DELLA PORTATA DI ARIA ALIMENTATA DEVICE FOR MEASURING AND REGULATING THE FLOW OF SUPPLIED AIR
ALLA CAMERA DI COMBUSTIONE DI APPARECCHI ALIMENTATI A PELLETS. TO THE COMBUSTION CHAMBER OF APPLIANCES POWERED BY PELLETS.
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo di misurazione e di regolazione della portata d'aria alimentata alla camera di combustione di apparecchi quali, ad esempio, stufe o caldaie alimentate a pellets e, conseguentemente, della pressione all'interno della camera di combustione. The present invention relates to a device for measuring and regulating the flow of air fed to the combustion chamber of appliances such as, for example, stoves or boilers fed with pellets and, consequently, of the pressure inside the combustion chamber.
Attualmente, le stufe a pellets presentano, in prossimità della camera di combustione, un rilevatore di depressione, quale un trasduttore di pressione, atto da consentire, generalmente in fase di installazione, un intervento sui parametri di funzionamento della stufa per rendere il processo di combustione efficiente ed ottimale. Currently, pellet stoves have, near the combustion chamber, a depression detector, such as a pressure transducer, able to allow, generally during the installation phase, an intervention on the operating parameters of the stove to make the combustion process efficient and optimal.
Tipicamente la testa (o ugello) di misurazione del depressìmetro viene posizionata in prossimità della zona di evacuazione fumi:in conseguenza di ciò si riscontra che l'ugello di misurazione si sporca rapidamente con evidente decadimento della precisione della misurazione. Typically, the measuring head (or nozzle) of the depressimeter is positioned near the smoke evacuation area: as a consequence of this it is found that the measuring nozzle becomes dirty quickly with evident deterioration of the accuracy of the measurement.
Alternativamente, alcune stufe alimentate a pellets utilizzano, per misurare la portata d'aria alimentata alla camera di combustione, una resistenza disposta lungo il condotto di alimentazione dell’aria alla camera di combustione. Tale soluzione, pur eliminando alcuni degli inconvenienti sopra riportati, presenta essenzialmente una problematica dovuta al fatto che la misurazione della portata mediante resistenza elettrica è influenzata sensibilmente dalla temperatura dell'aria che attraversa il condotto. Alternatively, some pellet-fired stoves use, to measure the air flow fed to the combustion chamber, a resistor placed along the air supply duct to the combustion chamber. This solution, while eliminating some of the aforementioned drawbacks, essentially presents a problem due to the fact that the measurement of the flow rate by means of an electrical resistance is significantly influenced by the temperature of the air passing through the duct.
Compito precipuo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un dispositivo di misurazione e di regolazione della portata d’aria alimentata alla camera di combustione di apparecchi,alimentati a pellets, il quale sia in grado di eliminare, o quantomeno di ridurre drasticamente, gli inconvenienti sopra lamentati e presenti nei depressimetri oggigiorno impiegati. The aim of the present invention is to provide a device for measuring and regulating the flow of air fed to the combustion chamber of appliances, fed with pellets, which is capable of eliminating, or at least drastically reducing, the drawbacks mentioned above and present in the depressometers used today.
All'interno di questo compito, uno scopo importante del presente trovato è quello di fornire un dispositivo di misurazione e di regolazione che possa operare efficacemente limitando il rischio che possa sporcarsi. Within this aim, an important object of the present invention is to provide a measuring and regulating device that can operate effectively by limiting the risk of getting dirty.
Un altro scopo del presente trovato è quello di ideare un dispositivo di misurazione e di regolazione particolarmente affidabile. Another object of the present invention is to provide a particularly reliable measuring and adjustment device.
Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di garantire pienamente la sicurezza dell'apparecchio in tutte le condizioni di lavoro, oltre che di ottimizzare i parametri di funzionamento al variare delle condizioni esterne. A further object of the present invention is to fully guarantee the safety of the apparatus in all working conditions, as well as to optimize the operating parameters when external conditions vary.
Non ultimo scopo del trovato è quello di proporre un dispositivo di misurazione e di regolazione di strutturazione molto semplice e presentante un costo di produzione, e soprattutto di gestione, particolarmente competitivo, in modo tale che il suo impiego risulti vantaggioso anche dal punto di vista economico. Not least object of the invention is to propose a measuring and regulating device with a very simple structure and having a particularly competitive production, and above all management cost, in such a way that its use is also advantageous from an economic point of view. .
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo di misurazione e di regolazione della portata d'aria alimentata alla camera di combustione di apparecchi alimentati a pellets, caratterizzato dal fatto di comprendere, lungo il condotto di aspirazione dell'aria da alimentare a detta camera di combustione un tubo venturi destinato ad essere attraversato dal flusso d'aria, lungo detto tubo venturi essendo disposto un sensore associato ad un trasduttore di pressione. This task, as well as these and other purposes which will appear better later, are achieved by a device for measuring and regulating the air flow fed to the combustion chamber of appliances fed with pellets, characterized in that it comprises, along the suction of the air to feed to said combustion chamber a Venturi tube intended to be crossed by the air flow, along said Venturi tube a sensor associated with a pressure transducer being arranged.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune forme preferite ma non esclusive di un dispositivo di misurazione e di regolazione secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of some preferred but not exclusive forms of a measuring and regulating device according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings in which:
la Figura 1 mostra una vista in prospettiva e in trasparenza di un dispositivo di misurazione associato ad un condotto di aspirazione; Figure 1 shows a perspective and transparency view of a measuring device associated with a suction duct;
la Figura 2 mostra in alzato laterale quanto illustrato in Figura 1; la Figura 3 è una sezione longitudinale lungo un piano diametrale del condotto di aspirazione associato al dispositivo di misurazione secondo il trovato; mentre Figure 2 shows in lateral elevation what is illustrated in Figure 1; Figure 3 is a longitudinal section along a diametrical plane of the suction duct associated with the measuring device according to the invention; while
la Figura 4 mostra una sezione del condotto di aspirazione lungo il piano di giacitura individuato dalla traccia IV-IV di Figura 3. Figure 4 shows a section of the intake duct along the plane identified by the line IV-IV of Figure 3.
Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere, intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione. In the following embodiments, single characteristics, reported in relation to specific examples, can actually be interchanged with other different characteristics, existing in other embodiments.
Inoltre, è da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni. Furthermore, it should be noted that everything that in the course of the procedure for obtaining the patent turns out to be already known, is intended not to be claimed and subject to an excerpt (disclaimer) from the claims.
Con riferimento alle sopracitate Figure, un dispositivo di misurazione e di regolazione della portata d'aria alimentata alla camera di combustione di apparecchi, quali stufe o caldaie, alimentati a pellets, è indicato globalmente con il numero di riferimento 1 e comprende, lungo il condotto di aspirazione 2 dell'aria da alimentare alla camera di combustione, un tubo venturi 3. With reference to the aforementioned Figures, a device for measuring and regulating the air flow fed to the combustion chamber of appliances, such as stoves or boilers, fed with pellets, is globally indicated with the reference number 1 and comprises, along the duct intake 2 of the air to be fed to the combustion chamber, a Venturi tube 3.
Il tubo venturi 3 è disposto in maniera tale che il suo sviluppo longitudinale risulti parallelo allo sviluppo longitudinale del condotto di aspirazione 2. The venturi tube 3 is arranged in such a way that its longitudinal development is parallel to the longitudinal development of the intake duct 2.
Il condotto di aspirazione 2 si sviluppa tra una bocca di aspirazione 2a, generalmente disposta all'esterno dell'ambiente da riscaldare, e una bocca di mandata 2b in collegamento fluido con la camera di combustione. The intake duct 2 extends between an intake mouth 2a, generally arranged outside the environment to be heated, and a delivery mouth 2b in fluid connection with the combustion chamber.
Come ben si evince da quanto illustrato nelle Figure, il tubo venturi 3 è destinato ad essere attraversato da una parte del flusso d'aria d'alimentazione che attraversa il condotto di aspirazione 2 e che è destinata ad alimentare la camera di combustione della stufa o della caldaia . As can be clearly seen from what is illustrated in the Figures, the venturi tube 3 is intended to be crossed by a part of the supply air flow which passes through the intake duct 2 and which is intended to feed the combustion chamber of the stove or of the boiler.
Secondo un primo aspetto del presente trovato, lungo il tubo venturi 3 è disposto un primo sensore 4 il quale risulta collegato ad un primo trasduttore di pressione 7. According to a first aspect of the present invention, a first sensor 4 is arranged along the venturi tube 3 which is connected to a first pressure transducer 7.
In pratica il primo sensore 4 consente di misurare la pressione, e conseguentemente la velocità del flusso di aria, all'interno del tubo venturi 3. In practice, the first sensor 4 allows to measure the pressure, and consequently the speed of the air flow, inside the Venturi tube 3.
Si è riscontrato essere particolarmente vantaggioso disporre il primo sensore 4 in prossimità della strozzatura 3a ricavata lungo lo sviluppo longitudinale del tubo venturi 3. It has been found to be particularly advantageous to arrange the first sensor 4 in proximity to the narrowing 3a obtained along the longitudinal extension of the venturi tube 3.
Appare evidente che, utilizzando mezzi di conversione noti e i dati tecnici relativi alla forma e alle dimensioni del condotto di aspirazione 2, è possibile ricavare, a partire dal valore della depressione misurata all'interno del tubo venturi 3, la portata d'aria alimentata alla camera di combustione della stufa o della caldaia e la pressione (depressione) nella suddetta camera. It is evident that, by using known conversion means and the technical data relating to the shape and dimensions of the suction duct 2, it is possible to obtain, starting from the value of the depression measured inside the venturi tube 3, the flow of air supplied to the combustion chamber of the stove or boiler and the pressure (depression) in said chamber.
Secondo una prima forma realizzativa, il primo sensore 4 può essere costituito da un ugello 5 collegato, ad esempio mediante un tubo in silicone o in altro materiale flessibile termoresistente 6, ad un primo trasduttore di pressione 7. According to a first embodiment, the first sensor 4 can be constituted by a nozzle 5 connected, for example by means of a silicone tube or other heat-resistant flexible material 6, to a first pressure transducer 7.
Il primo trasduttore di pressione 7 può essere costituito, ad esempio, un pressostato meccanico ma anche, vantaggiosamente, da un misuratore di pressione digitale. The first pressure transducer 7 can consist, for example, of a mechanical pressure switch but also, advantageously, of a digital pressure gauge.
In questo ultimo caso, il misuratore di pressione digitale può essere realizzato mediante una scheda elettronica integrata ad un sensore di pressione . In this last case, the digital pressure gauge can be realized by means of an electronic card integrated with a pressure sensor.
Per consentire una misurazione ancora più precisa e per fornire un maggiore standard di sicurezza al dispositivo, si è riscontrato essere particolarmente vantaggioso prevedere, lungo il condotto di aspirazione 2 e a monte del tubo venturi 3 rispetto al flusso dell'aria un secondo sensore 9 collegato anch'esso al primo trasduttore di pressione 7- mediante, ad esempio, un secondo tubo in silicone 6a. To allow an even more precise measurement and to provide a higher safety standard to the device, it has been found to be particularly advantageous to provide, along the suction duct 2 and upstream of the Venturi tube 3 with respect to the air flow, a second sensor 9 also connected it to the first pressure transducer 7- by means of, for example, a second silicone tube 6a.
In questo caso appare evidente che il primo trasduttore di pressione 7 è un cosiddetto "trasduttore differenziale". In this case it is evident that the first pressure transducer 7 is a so-called "differential transducer".
Tuttavia, appare evidente che la medesima funzionalità può essere ottenuta prevedendo che il primo sensore 4 sia collegato al primo trasduttore 7 e che il secondo sensore 9 sia collegato ad un secondo trasduttore di pressione. However, it is clear that the same functionality can be obtained by providing that the first sensor 4 is connected to the first transducer 7 and that the second sensor 9 is connected to a second pressure transducer.
Il primo e il secondo trasduttore di pressione, che, in questo caso, risultano essere dei cosiddetti "trasduttori assoluti", possono in questo caso essere associati ad un dispositivo di confronto dei valori assoluti di pressione misurati così da poter fornire, in pratica, la differenza di pressione tra quanto misurato dal secondo sensore 9 e da primo sensore 4. The first and second pressure transducers, which, in this case, are so-called "absolute transducers", can in this case be associated with a device for comparing the absolute pressure values measured so as to be able to provide, in practice, the pressure difference between what is measured by the second sensor 9 and by the first sensor 4.
Opportunamente, il trasduttore di pressione 7, sia esso un pressostato meccanico o digitale o anche un misuratore di depressione o di portata tradizionale, risulta collegato ad una centralina di comando 8 destinata a ricevere i dati misurati dal trasduttore di pressione 7 e atta ad intervenire, sulla base dì programmi o 'di tabelle, sui parametri di combustione dell'apparecchio alimentato a pellets. Conveniently, the pressure transducer 7, whether it be a mechanical or digital pressure switch or even a traditional vacuum or flow meter, is connected to a control unit 8 intended to receive the data measured by the pressure transducer 7 and capable of intervening, on the basis of programs or tables, on the combustion parameters of the appliance fed with pellets.
La medesima centralina di comando 8 può presentare come ingressi, oltre ai valori di pressione, e quindi di portata di aria in ingresso alla camera di combustione, un insieme di misurazioni che, combinate tra loro o con il valore di portata, possono essere utilizzate per ottimizzare automaticamente i parametri di funzionamento, e in.particolare di combustione, dell'apparecchio . The same control unit 8 can present as inputs, in addition to the pressure values, and therefore the flow rate of the air entering the combustion chamber, a set of measurements which, combined with each other or with the flow rate value, can be used to automatically optimize the operating parameters, and in particular the combustion parameters, of the appliance.
Una parte degli ingressi nella centralina di comando 8, ad esempio quelli relativi alla sonda fumi 10a, alla sonda dell'acqua 10b, al termostato dell'acqua o del pellets 10c, e, in alcune circostanze, quello relativo al trasduttore di pressione 7 associato al tubo venturi 3, consentono di valutare se attivare le procedure di sicurezza quali lo spegnimento della stufa o l'interruzione dell'alimentazione dei pellets mentre altri ingressi, quali la sonda ambiente 11a, il termostato esterno llb, e in certe circostanze quello relativo al trasduttore di pressione 7 associato al tubo venturi 3 sono in grado di intervenire sui parametri di funzionamento della stufa per ottimizzarne la combustione agendo, ad esempio, sulla portata (velocità) della ventola di estrazione fumi 12, sulla velocità di carico pellets, ecc. A part of the inputs in the control unit 8, for example those relating to the smoke probe 10a, the water probe 10b, the water or pellet thermostat 10c, and, in some circumstances, the one relating to the associated pressure transducer 7 venturi tube 3, allow you to evaluate whether to activate safety procedures such as switching off the stove or interrupting the pellet supply while other inputs, such as the ambient probe 11a, the external thermostat llb, and in certain circumstances the one relating to the pressure transducer 7 associated with venturi tube 3 are able to intervene on the operating parameters of the stove to optimize its combustion by acting, for example, on the flow rate (speed) of the smoke extraction fan 12, on the pellet loading speed, etc.
Entrando maggiormente nei dettagli della forma di realizzazione illustrata nelle Figure, è possibile prevedere che tra il tubo venturi 3 e la parete interna del condotto di aspirazione 2 sia disposto un anello a diaframma 8 destinato a definire la luce di attraversamento dell'aria alimentata alla camera di combustione. Going more into the details of the embodiment illustrated in the Figures, it is possible to provide that between the venturi tube 3 and the internal wall of the intake duct 2 there is a diaphragm ring 8 intended to define the passage through which the air fed to the chamber passes. combustion.
Prevedendo che tale anello a diaframma 12 sia amovibilmente associabile (ad esempio mediante una vite 12a) al condotto di aspirazione 2, è possibile, mantenendo standardizzata la sezione del condotto di aspirazione 2, regolare la portata massima del flusso d'aria d'alimentazione in funzione delle caratteristiche della stufa e, in particolare della camera di combustione . By providing that this diaphragm ring 12 can be removably associated (for example by means of a screw 12a) to the intake duct 2, it is possible, keeping the section of the intake duct 2 standardized, to adjust the maximum flow rate of the supply air flow in depending on the characteristics of the stove and, in particular, of the combustion chamber.
Il funzionamento del dispositivo di misurazione e di regolazione secondo il trovato discende in maniera evidente da quanto sopra esposto. The operation of the measuring and regulating device according to the invention clearly derives from the foregoing.
Un tipico esempio di ciclo di funzionamento (o di programma di gestione) prevede che, al momento della fase di accensione della stufa, la centralina di comando 8 verifichi, mediante la lettura dei valori in ingresso dalle varie sonde, la condizione della canna fumaria, del portello d'accesso alla camera di combustione, e se il condotto di aspirazione e il tubo di scarico e di estrazione fumi sono liberi. A typical example of an operating cycle (or management program) provides that, at the time of the stove ignition phase, the control unit 8 checks, by reading the input values from the various probes, the condition of the flue, of the access door to the combustion chamber, and whether the intake duct and the exhaust and fume extraction pipes are free.
Una volta che la ventola di estrazione fumi è in funzione la centralina verifica che tutti i dati in ingresso siano corretti e gradualmente aumenta la propria velocità fino a quando il primo sensore 4 non fornisce un valore tale da garantire che una depressione, all'interno della camera di combustione, corrisponde ad un valore di riferimento (ad esempio 40 Pascal). In pratica, durante tale fase, la centralina di comando 8 interviene sul dispositivo di comando della velocità della ventola di estrazione fumi per garantire, come detto, che all'interno della camera di combustione sìa pari al valore di riferimento di tale fase. Once the smoke extraction fan is in operation, the control unit checks that all the input data are correct and gradually increases its speed until the first sensor 4 provides a value such as to guarantee that a depression inside the combustion chamber, corresponds to a reference value (for example 40 Pascal). In practice, during this phase, the control unit 8 intervenes on the device for controlling the speed of the smoke extraction fan to ensure, as mentioned, that inside the combustion chamber it is equal to the reference value of this phase.
Una volta garantita la depressione ottimale per la fase d'accensione, la centralina di comando 8 attiva la funzione di caricamento pellets e all'interno del braciere di accensione e, contestualmente, la ventola di estrazione fumi aumenta la propria velocità (e quindi la portata dell'estrattore) fino a quanto la centralina di comando 8 non rileva attraverso l'elaborazione dei dati ricevuti dal trasduttore di pressione 8, un valore ottimale della depressione all’interno della camera di combustione, valore che, a livello esemplificativo, può essere pari a 70 Pascal . Once the optimal depression for the ignition phase is guaranteed, the control unit 8 activates the pellet loading function and inside the ignition brazier and, at the same time, the fume extraction fan increases its speed (and therefore the flow rate of the extractor) until the control unit 8 detects, through the processing of the data received from the pressure transducer 8, an optimal value of the depression inside the combustion chamber, a value which, as an example, can be equal to 70 Pascal.
Una volta innescata la fiamma la ventola di estrazione fumi aumenta ulteriormente la propria velocità per ridurre di nuovo la pressione all'interno della camera di combustione fino a che la centralina di comando non individua, all'interno di tale camera, una depressione di inizio combustione sostanzialmente pari a 65 Pascal. Once the flame has been ignited, the smoke extraction fan further increases its speed to reduce the pressure inside the combustion chamber again until the control unit detects, inside this chamber, a combustion start depression. substantially equal to 65 Pascal.
Una volta presente la fiamma, la centralina di comando 8 interviene di nuovo sulla velocità della ventola di estrazione dei fumi per stabilizzare la fiamma portando la depressione all'interno della camera di combustione ad un valore di stabilizzazione pari a 56 Pascal. Once the flame is present, the control unit 8 intervenes again on the speed of the smoke extraction fan to stabilize the flame, bringing the depression inside the combustion chamber to a stabilization value equal to 56 Pascal.
I valori di pressioni, o meglio depressione indicati, possono variare in funzione dell'apparecchio in cui sono installati, delle condizioni di installazione ad esempio il tiraggio della canna fumaria e delle condizioni di funzionamento ad esempio la pulizia dell'apparecchio stesso. The indicated pressure values, or rather depression, may vary according to the appliance in which they are installed, the installation conditions, for example the draft of the flue and the operating conditions, for example the cleaning of the appliance itself.
A seconda poi della potenza selezionata, la centralina di comando 8 provvederà poi ad aumentare o diminuire la velocità della ventola di estrazione fumi. Depending on the power selected, the control unit 8 will then increase or decrease the speed of the smoke extraction fan.
Si è in pratica constatato come in tutte le forme realizzative il trovato abbia raggiunto il compito'e gli scopi ad esso preposti. In practice it has been found that in all the embodiments the invention has achieved the intended aim and objects.
Così, ad esempio, è possibile prevedere che il secondo sensore 9 collegato al trasduttore di pressione 7 possa essere impiegato per rilevare anomalie nell'aspirazione. Thus, for example, it is possible to provide that the second sensor 9 connected to the pressure transducer 7 can be used to detect anomalies in the suction.
In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze. In practice, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements.
Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
Laddove le caratteristiche tecniche nelle rivendicazioni sono seguite da riferimenti numerici e/o sigle, detti riferimenti numerici e/o sigle sono stati aggiunti all'unico scopo di aumentare l'intellegibilità delle rivendicazioni e pertanto detti riferimenti numerici e/o sigle non producono alcun effetto sull'ambito di ciascun elemento identificato solo a titolo indicativo da detti riferimenti numerici e/o sigle. Where the technical characteristics in the claims are followed by numerical references and / or abbreviations, said numerical references and / or abbreviations have been added for the sole purpose of increasing the intelligibility of the claims and therefore said numerical references and / or abbreviations do not produce any effect. on the scope of each element identified only as an indication by said numerical references and / or abbreviations.
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