ITMI961697A1 - Caldaia con scambiatore di calore ad elevato rendimento - Google Patents

Description

“CALDAIA CON SCAMBIATORE DI CALORE AD ELEVATO RENDI-MENTO"

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come aggetto una caldaia con scambiatore di calore ad elevato rendimento.

Come e’ noto, le caldaie utilizzate per il riscaldamento centralizzato di edifici sono generalmente costituite da una camera di combustione e da uno scambiatore di calore, che viene contattato, da un lato, dai prodotti della combustione e, dall’altro lato, dal fluì'do vettore che e’ generalmente costituito da acqua e che viene convogliato poi ai radiatori disposti nei vari ambienti dell’edificio da riscaldare.

Uno dei principali problemi connessi con la realizzazione delle caldaie per riscaldamento e’ senz’altro costituito dalla necessita’ di ottenere un elevato rendimento nello scambio termico fra i fumi prodotti dalla combustione e il fluido vettore.

Gli scambiatori di calore, attualmente utilizzati all 'interno di caldaie per il riscaldamento, sono in grado di garantire rendimenti di scambio termico elevati.

Gli stessi, tuttavia, presentano una struttura che risulta generalmente composita e complessa e che, pertanto, richiede elevati costi di produzione .

Sempre a causa della loro complessità strutturale, tali scambiatori di calore richiedono lavorazioni aggiuntive sui vari pezzi e conseguenti collaudi .

Tutte queste operazioni incìdono, in modo sensibile, sui Costi di produzione degli scambiatori di calore attualmente impiegati nelle caldaie per riscaldamento .

Il compito che si propone il presente trovato e’ quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando una caldaia, dotata di uno scambiatore di calore, in grado di assicurare un elevato rendimento di scambio termico e che possa essere prodotto con costi contenutig li'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del presente trovato e’ quello di realizzare una caldaia con uno scambiatore di calore che possa essere prodotto con un’operazione di fusione con stampo o in terra, senza penalizzare quelle caratteristiche che sono irrinunciabili per l’ottenimento di un elevato rendimento di scambio termico.

Un altro scopo del presente trovato e’ quello di realizzare una caldaia che possa essere assemblata, almeno per quanto concerne lo scambiatore di calore, in tempi estremamente brevi.

Il compito sopra esposto, nonché’ gli scopi accennati ed altri che risulteranno meglio evidenziati in seguito, vengono conseguiti da una caldaia con scambiatore di calore ad elevato rendimento, caratterizzata dal fatto di comprendere uno scambiatore di calore a conformazione prismatica, cavo internamente; il suddetto scambiatore di calore e’ disposto verticalmente e presenta un mantello interno che delimita lateralmente una camera di combustione ed un mantello esterno posto in una camera dì circolazione di un fluido vettore; tra il mantello esterno ed il mantello interno e’ definita un’intercapedine alettata, che comunica, in corrispondenza della sua estremità’ superiore, con la camera di combustione e, in corrispondenza della sua estremità’ inferiore, con un condotto di raccolta e di allontanamento dei fumi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della caldaia, che costituisce l’oggetto del presente Brevetto di Invenzione, risulteranno maggiormente evidenziati attraverso l’esame della descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, della caldaia medesima, illustrata, a titolo indicativo, ma non limitativo, con l’ausilio dei disegni allegati, in cui:

la figura 1 illustra, schematicamente, la caldaia in oggetto sezionata assialmente;

la figura 2 e’ una sezione in orizzontale della figura 1, eseguita lungo l’asse II-II.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, la caldaia secondo il presente trovato, indicata nella sua globalita’ con il numero di riferimento 1, comprende un involucro esterno 2 ed uno scambiatore di calore 3.

Lo scambiatore di calore 3 presenta una conformazione prismatica, preferìbilmente a base esagonale, ed e’ cavo internamente.

Tale scambiatore di calore 3 e’ disposto verticalmente all’interno dell’involucro 2 ed e’ dotato di un mantello interno 4, che delimita lateralmente una camera di combustione 5, all’interno della quale e’ disposto un bruciatore 6, di tipo noto.

Il mantello esterno 7 dello scambiatore 3 delimita, invece, unitamente alla superficie interna dell’involucro 2, una camera 8, all’interno della quale viene fatto circolare un fluido vettore, costituito preferibilmente da acqua.

Tra il mantello interno 4 ed il mantello esterno 7 dello scambiatore di calore 3 e’ definita un’intercapedine 9, occupata da una pluralità’ dì alettature 10 dello scambiatore di calore.

La camera di combustione 5 e’, preferibilmente, definita nella meta’ superiore dello scambiatore di calore 3 ed e’ delimitata, inferiormente, da un setto 11, che e’ situato in una zona intermedia della cavita’ interna dello scambiatore di calore 3.

Anche il mantello esterno dello scambiatore di calore 3 e’ dotato di una pluralità' di alettature 12, che hanno la finalità’ di incrementare la superficie di scambio termico tra lo scambiatore 3 ed il fluido vettore, che viene fatto circolare all’interno della camera 8.1

L’intercapedine 9 e’ in comunicazione con la camera di combustione 5, in corrispondenza della sua estremità’ superiore.

Piu’ particolarmente, la camera di combustione 5 e’ chiusa superiormente da un cielo 13, che e’ distanziato dall’estremità’ superiore dell’intercapedine 9, in modo che i fumi, derivanti dalla combustione all’interno della camera 5, vengano immessi dall’intercapedine 9 e scendano, lungo tale intercapedine, contattando le alettature 10.

L’estremità’ inferiore dell’intercapedine 9 e’ in comunicazione con un condotto 14 dì raccolta e di allontanamento dei fumi, prodotti dalla combustione.

La camera 8 e’ in comunicazione, in prossimità’ della sua estremità’ inferiore, con un condotto dì alimentazione 15, attraverso il quale il fluido vettore viene immesso all’interno della camera 8 e, in prossimità’ della sua estremità’ superiore, con un condotto di uscita 16, attraverso il quale il fluido vettore viene allontanato dalla camera 8.

In tale modo, si verifica, nello scambiatore di calore, una trasmissione di calore in controcorrente dai fumi che scendono lungo l’intercapedine 7 e il fluido vettore che sale lungo la camera 8.

Grazie alla sua particolare struttura, lo scambiatore dì calore 3 assicura un elevato rendimento nella trasmissione del calore dai fumi al fluido vettore e, al tempo stesso, può’ essere prodotto con costi contenuti.

Infatti, lo scambiatore di calore 3 e’ prodotto, preferibilmente in corpo unico, mediante fusione con stampò o in terra.

La particolare conformazione prismatica, preferibilmente a base esagonale, dello scambiatore rende possibile la sua realizzazione senza sacrificare, come invece avverrebbe con una forma circolare, una parte della alettatura per consentire la sformatura.

In questo modo, con una sola fusione, si ottiene lo scambiatore di calore che, essendo realizzato in un solo pezzo, risulta semplice da collaudare, da lavorare e da installare.

Lo scambiatore di calore 3 potrà’ essere realizzato, a seconda delle esigenze, mediante fusione o mediante pressofusione, in ghisa o alluminio.

E’ opportuno sottolineare che lo scambiatore 9 in oggetto forma la camera di combustione 4.

Inoltre, la particolare forma prismatica consente una stampatura in terra con una sola anima e, quindi con la riduzione dei costi di produzione, rispetto ai prodotti della tecnica nota.

La carriera di combustione 4, per le sue caratteristiche, presenta il vantaggio di avere la capacita’ di raffreddare le pareti 4 della camera di combustione attraverso l’alettatura 9.

Rìducéndo la temperatura in camera di combustione, e’ possibile limitare la formazione di inquinanti e cioè’ si ottiene una combustione "piu’ fredda".

La forma prismatica della camera di combustione, nonché’ il suo raffreddamento, permettono l’utilizzo di un bruciatore radiale di costo e con un inquinamento piu’ basso, rispetto ai bruciatori tradizi onali.

La parte superiore del corpo, a contatto della camera di combustione, espleta la funzione di scambio primario, come in una caldaia tradizionale.

Nella parte inferiore, non essendovi diretto contatto con la camera di combustione, ha luogo invece la condensazione dei fumi.

Grazie alla netta distinzione delle due zone, dette di scambio primario e condensazione, sara’ possibile ottenere dallo stesso progetto, o dalla medesima attrezzatura, una caldaia tradizionale, dotata della sola parte superiore ed una caldaia a condensazione, dotata di entrambe le parti.

Da quanto descrìtto in precedenza e dall’analisi delle varie figure dei disegni allegati risulta evidente come il trovato raggiunga pienamente gli scopi proposti.

In particolare, si desidera sottolineare il fatto che viene.realizzata una caldaia, con uno scambiatore che présenta un elevato rendimento di trasmissione termica e che può’ essere prodotto con costi contenuti.

Ovviamente, tale caldaia e’ stata precedentemente descritta a puro titolo di esempio indicativo, ma non limitativo, ed al solo scopo di dimostrazione della pratica attuabilità’ e delle caratteristiche generali della presente Invenzione.

Alla stessa potranno, pertanto, essere apportate tutte le modifiche alla portata di un esperto del ramo e suspettibile di rientrare nell’ambito dei concetti innovativi sopra esposti.

In pratica, i materiali impiegati, purché’ compatibili con l’uso specifico, nonché’ le dimensioni, potranno èssere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (9)

1. R I V E N D IC A Z I O N I 1. Caldaia con scambiatore di calore ad elevato rendimento, caratterizzata dal fatto di comprendere uno scambiatore di calore a conformazione prismatica, cavo internamente il quale e’ disposto verticalmente e presenta un mantello interno che delimita lateralmente una camera di combustione ed un mantello esterno posto in una camera di circolazione dì un fluido vettore; tra il mantello esterno ed il mantello interno e’ definita un’intercapedine alettata, che comunica, in corrispondenza della sua estremità’ superiore, con la suddetta camera di combustione e, in corrispondenza della sua estremità’ inferiore, con un condotto di raccolta e di allontanamento dei fumi.
2. 2. Caldaia, come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il suddetto mantello esterno e’ alettato.
3. 3. Caldaia, come alle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che la suddetta camera di circolazione di un fluido vettore comunica, in prossimità’ della sua base, con un condotto d’ingresso del fluido vettore e, in prossimità’ della sua estremità’ superiore, con un condotto di uscita del fluido vettore, per uno scambio termico in controcorrente tra i fumi, in discesa lungo l’intercapedine ed il fluido vettore, in ascesa lungo la suddetta camera.
4. 4. Caldaia, come ad una o piu’ rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il suddetto scambiatore dì calore e’ costituito da un corpo in un pezzo unico.
5. 5. Caldaia, come ad una o piu’ rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il suddetto scambiatore di calore e’ realizzato in fusione.
6. 6. Caldaia, come ad una o piu’ rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tale scambiatore di calore e’ realizzato in pressofusione.
7. 7. Caldaia, come ad una o piu’ rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la camera di combustione e’ delimitata inferiormente da un diaframma, situato in un zona intermedia dello sviluppo in altezza dello scambiatore di calore.
8. 8. Caldaia, come ad una o piu’ rivendicazioni precedenti, caratter izzata dal fatto che lo scambiatore di calore presenta, in sezione trasversale, una conformazione esagonale.
9. 9. Caldaia con scambiatore di calore ad elevato rendimento, caratterizzata dal fatto di essere dotata dì particolari caratterìstiche di natura funzionale e costitutiva, il tutto, in sostanza, come piu’ ampiamente descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.