ITSV990020A1 - Bruciatore a gas. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione industriale dal titolo: "Bruciatore a gas."

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione ha per oggetto un bruciatore a gas combustibile, o a miscele di gas combustibili, comprendente mezzi di alimentazione del gas, almeno un ugello di iniezione del gas, mezzi di alimentazione di una miscela di gas e di aria di combustione ad una testa di bruciatore comprendente una o più aperture, in corrispondenza delle quali aperture la miscela viene accesa per la formazione della fiamma.

Sono noti bruciatori a gas del tipo appena descritto, che trovano vantaggiosa applicazione in molteplici ambiti, industriali e non. In parti :olare detti bruciatori vengono utilizzati per la realizzazione di generatori d'aria calda che si rivelano utili per il riscaldamento di ambienti, quali ad esempio serre, officine o laboratori o per l'asciugatura e l'essiccazione di superfici e/o strutture interne in edilizia, o per altri utilizzi.

Detti noti bruciatori, sebbene possano assolvere validamente al loro scopo, presentano almeno un inconveniente. Come sopra descritto, questi bruciatori sfruttano una miscela di un gas combustibile, ad esempio propano, e di aria comburente, cosiddetta aria primaria di combustione. Detta miscela viene accesa in corrispondenza della testa del bruciatore, testa che normalmente è costituita da un elemento diffusore dotato, ad esempio, di microforature e/o di una retina per la fuoriuscita della miscela. Nei bruciatori di questo tipo, come del resto in molte altre situazioni che implicano una combustione, si creano, secondo diversi meccanismi di formazione, vari tipi di ossidi di azoto. Una percentuale molto rilevante di questi ossidi di azoto, cosiddetti termici, è dovuta all'ossidazione dell'azoto contenuto sia nell'aria primaria di combustione che nell'aria presente attorno alla fiamma, cosiddetta aria secondaria di combustione, che viene a diretto contatto con la fiamma. Essi cominciano a formarsi alla temperatura di circa 1300°C e la loro produzione aumenta in misura esponenziale con l'aumento della temperatura della fiamma

Questo fatto costituisce un effetto secondario indesiderato della combustione, in quanto si ritiene che gli ossidi di azoto siano responsabili, ad esempio, delle piogge acide, e che vadano ad intaccare la fascia d' ozono della stratosfera .

Scopo della presente invenzione è perciò realizzare, con accorgimenti semplici e poco costosi, un bruciatore del tipo descritto all'inizio perfezionato rispetto ai noti bruciatori, e con caratteristiche tali da consentire la diminuzione della disponibilità di aria secondaria e quindi di ossigeno nella prima zona di fiamma e perciò la riduzione della temperatura della fiamma. Questi due fatti consentono di raggiungere lo scopo ultimo, cioè ridurre la formazione dei dannosi ossidi di azoto termici durante la combustione. Ulteriore scopo è realizzare un bruciatore che sia dotato di una testa più economica da costruire, meno soggetta a rotture, e meno bisognosa di interventi di manutenzione rispetto alle teste con microforature e/o retina dei noti bruciatori. Un altro scopo consiste nel consentire la realizzazione di un generatore d'aria calda perfezionato, in quanto dotato di un bruciatore con caratteristiche tali da offrire tutti i vantaggi appena esposti.

L'invenzione consegue gli scopi suesposti grazie ad un bruciatore del tipo descritto all'inizio nel quale, immediatamente a monte delle aperture previste nella testa del bruciatore, con riferimento alla direzione del flusso della miscela aria/gas, sono previsti mezzi per la generazione di una zona di depressione posta fra suddetti mezzi e la fiamma e/o le aperture.

Possono essere previsti mezzi per la miscelazione del gas combustibile e di aria primaria di combustione a monte della testa del bruciatore, che possono essere costituiti da un tubo di alimentazione che presenta una curvatura tale da generare vortici di miscelazione di gas combustibile e di aria comburente. La miscela così ottenuta consente l'ottimale combustione del gas.

La testa del bruciatore può essere costituita da un elemento diffusore della miscela aria/gas destinata ad essere accesa, previsto ad una estremità del tubo di alimentazione e miscelazione, e può essere provvisto di una pluralità di aperture radiali periferiche che si prolungano per una certa lunghezza, e terminano in corrispondenza dei mezzi di generazione della depressione alla base della fiamma.

Detto diffusore può essere realizzato a guisa di cappuccio, preferibilmente cilindrico, e può comprendere un lato chiuso di testa dotato di una pluralità di rientranze periferiche radiali che sono in comunicazione con fessure assiali sulla superficie cilindrica di mantello del diffusore.

Vantaggiosamente, i mezzi per la generazione della depressione possono costituire anche i mezzi per il fissaggio del diffusore a cappuccio sul tubo di alimentazione della miscela aria/gas, e sono tali per cui la depressione viene generata dal flusso d'aria secondaria esterno al tubo di miscelazione/alimentazione.

Detti mezzi per la generazione della iepressione possono essere costituiti da un ingrossamento anulare periferico di diametro maggiore rispetto ai diametri del tubo di alimentazione della miscela aria/gas e del diffusore.

Tale ingrossamento anulare periferico può essere costituito dai mezzi di fissaggio del diffusore al tubo di alimentazione, come ad esempio un cordone di saldatura, o alternativi mezzi di fissaggio del diffusore, quali una fascetta anulare serrabile o simili.

Il bruciatore oggetto della presente invenzione può costituire parte di un generatore dt ria calda, comprendente una cassa di alloggiamento, costituita da un elemento tubolare, preferibilmente cilindrico ed aperto alle opposte estremità.

Detta cassa può essere dotata di mezzi per la generazione di un flusso d'aria forzata, a valle dei quali è previsto il bruciatore, con riferimento alla direzione del flusso d'aria forzata, che provvede al riscaldamento di detta aria.

I mezzi per la generazione del flusso d'aria forzata possono essere costituiti da almeno un ventilatore, preferibilmente elettrico, previsto in una zona d'estremità della cassa tubolare. Il bruciatore può essere previsto nella zona intermedia della cassa e disposto in maniera tale per cui il diffusore di uscita della miscela aria/gas è rivolto verso l'estremità opposta, ovvero verso l'apertura d'uscita all'esterno del flusso d'aria forzata riscaldata dal bruciatori.

Vantaggiosamente, possono essere previsti mezzi di schermatura della fiamma del bruciatore dal flusso d'aria forzata, allo scopo di evitare che il flusso d'aria forzata interferisca direttamente con la fiamma e che, in taluni casi, possa addirittura spegnerla.

Detti mezzi di schermatura della fiamma possono essere costituiti da almeno un elemento, preferibilmente a guisa di disco, preferibilmente coassiale all'elemento tubolare di cassa, di diametro inferiore a questa, e tale da generare una zona libera a guisa di corona circolare per il passaggio obbligato del flusso d'aria forzata destinata ad essere riscaldata dal bruciatore.

I vantaggi della presente invenzione risultano evidenti da quanto sovraesposto, e consistono nel fatto di poter realizzare un bruciatore perfezionato e con caratteristiche tali da consentire la diminuzione della disponibilità di aria secondaria e quindi di ossigeno nella prima zona di fiamma, la riduzione perciò della temperatura della fiamma e quindi in ultima analisi la riduzione della formazione dei dannosi ossidi di azoto termici durante la combustione. L'elemento diffusore che costituisce la testa del bruciatore secondo la presente invenzione risulta molto più economico da costruire, meno soggetto a rotture, e meno bisognoso di interventi di manutenzione rispetto alle teste con microforature e/o retina dei noti bruciatori. È ulteriormente possibile realizzare un generatore d'aria calda perfezionato rispetto ai noti generatori, in quanto dotato di un bruciatore con tutte le vantaggiose caratteristiche appena descritte.

Le ulteriori caratteristiche e gli eventuali perfezionamenti dell'invenzione sono oggetto delle sottorivendicazioni .

Le caratteristiche dell'invenzione ed i vantaggi da essa derivanti, risulteranno con maggiore evidenza dalla seguente descrizione dettagliata dei disegni allegati, in cui:

La fig. 1 illustra una vista laterale di un bruciatore secondo l'invenzione, che è parte di una prima forma esecutiva di un generatore d'aria calda.

La fig. 1B illustra un particolare ingrandito della zona della fiamma

La fig. 2 illustra una vista frontale del bruciatore della fig. 1.

Le figg. 3A e 3B illustrano una vista in pianta del diffusore ancora in forma spianata, prima della piegatura delle alette periferiche, secondo due varianti esecutive.

Le figg. 4a e 4B illustrano una vista laterale del diffusore, secondo le due varianti delle figg. 3A e

Le figg. 5A e 5B illustrano una vista posteriore del diffusore secondo le due varianti delle figg. 4A e 4B .

La fig. 6 illustra una vista frontale del tubo di alimentazione della miscela aria/gas e del diffusore previsti in una seconda forma esecutiva di generatore d'aria calda.

La fig. 7 illustra una vista laterale dei particolari della fig. 6.

La fig. 8 illustra una vista laterale di una prima forma esecutiva di generatore d'aria calda secondo l'invenzione.

La fig. 9 illustra una vista frontale ’.el generatore della fig. 8.

La fig. 10 illustra una vista laterale di una seconda forma esecutiva di un generatore d'aria calda secondo l'invenzione.

La fig. 11 illustra una vista frontale lei generatore della fig . 10.

Con riferimento alla fig. 1, un bruciatore secondo l'invenzione comprende un ugello 1 di uno dei tipi noti. Detto ugello 1 è collegato a mezzi di alimentazione di un gas combustibile, o di una miscela di gas combustibili, costituiti ad esempio da un tubo (non illustrato) collegato a sua volta ad una fonte di approvvigionamento del gas, quale ad esempio una bombola. L'ugello 1 svolge la funzione di iniettare il gas combustibile all'interno di un tubo 2 di alimentazione attraverso un'apertura 102 del tubo stesso. All'estremità opposta del tubo 2 è prevista la testa del bruciatore, costituita da un elemento diffusore 3.

Il flusso di gas iniettato dall'ugello 1 all'interno del tubo 2 di alimentazione, richiama per effetto "Venturi" una certa quantità di aria dall'ambiente che entra insieme al gas nel tubo di alimentazione 2 attraverso la stessa apertura 102. Quest'aria costituisce l'aria primaria (freccia A) utile alla corretta combustione del gas. Il tubo 2 di alimentazione è costituito da un elemento tubolare, preferibilmente con sezione circolare e preferibilmente metallico, e presenta una curvatura tale da generare vortici o turbolenze D di miscelazione di gas combustibile e di aria comburente. Tale miscelazione è di particolare importanza per la corretta combustione del gas, ed è favorita dalla superficie interna liscia e con sezione circolare del tubo di alimentazione 2.

Con riferimento alle figg- 3A, 4A e 5A, il diffusore 3 è costituito da un elemento a guisa di cappuccio, preferibilmente metallico, di forma sostanzialmente cilindrica che presenta un lato chiuso 103 di testa mentre il lato opposto è aperto. Il lato chiuso 103 di testa presenta una pluralità di rientranze 203 periferiche radiali di forma sostanzialmente semicircolare, ma che possono essere previste di qualsivoglia altra forma adatta. Dette rientranze 203 sono in comunicazione, ovvero si prolungano, con una serie di fessure assiali 303 previste sulla superficie cilindrica di mantello del diffusore 3, in numero uguale al numero delle rientranze 203. Detto diffusore 3 può essere ricavato in maniera molto semplice ed economica mediante ad esempio punzonatura di una lamiera metallica per ottenere un elemento di forma piana come quello illustrato nella fig. 3A. Successivamente è sufficiente piegare, in particolare ad angolo retto, le alette 403 periferiche per ottenere l'elemento diffusore 3 illustrato nella fig . 4A.

Le figg. 3B, 4B e 5B illustrano una variante esecutiva del diffusore che è priva delle rientranze 203 nel lato di testa chiuso 103 che invece sono previste del diffusore secondo le precedenti figure 3a 4A e 5A.

In condizione applicata del diffusore 3, il tubo 2 di alimentazione della miscela aria/gas penetra limitatamente all'interno del diffusore 3 a cappuccio, in modo tale da non raggiungerne il lato chiuso 103 di testa per lasciare una zona di aperture libera per la fuoriuscita della miscela aria/gas ed in modo tale da creare, in combinazione con le fessure 303 assiali previste nel diffusore 3, una pluralità di canali assiali 4 periferici .

Il diffusore 3 è fissato sul tubo 2 di alimentazione mediante un cordone 5 anulare di saldatura, previsto in corrispondenza della circonferenza del lato aperto del diffusore 3. In alternativa od in combinazione, possono essere previsti mezzi alternativi di fissaggio del diffusore 3 quali, ad esempio, una fascetta anulare serrabile o simili.

Il cordone 5 crea un ingrossamento anulare periferico esterno al tubo 2 di alimentazione. In condizione accesa della fiamma 6, l'aria secondaria di combustione (freccia B) presente nell'ambiente prossimo alla fiamma 6 e che viene richiamata in direzione della fiamma 6 dalla depressione creata dal calore della fiamma stessa, urtando l'ingrossamento anulare 5 si allontana dal diffusore 3 creando una depressione a valle dell'ingrossamento 5 stesso, con riferimento alla direzione (freccia B) dell'aria secondaria, nella zona anulare 7 compresa fra il cordone di saldatura 5 e la base della fiamma 6, inducendo un ricircolo dei gas caldi (frecce C) che toglie disponibilità di ossigeno alla base della fiamma 6. Questo fatto produce il desiderato effetto di ridurre la temperatura della fiamma 6 e conseguentemente la formazione dei dannosi ossidi di azoto, come sopra descritto maggiormente in dettaglio.

Con riferimento alla fig. 8, il bruciatore oggetto della presente invenzione trova vantaggiosa applicazione nella realizzazione di un generatore di aria calda. Esso comprende una cassa 8 di alloggiamento costituita da un elemento tubolare, preferibilmente cilindrico ed aperto alle opposte estremità 108, 208. Detta cassa 8 tubolare è prevista preferibilmente in metallo, ma può essere prevista in qualsivoglia adatto materiale, ad esempio plastica ignifuga o simili. Vantaggiosamente (fig. 11), detta cassa può essere costituita da due elementi tubolari cilindrici 8, 8' con diametri leggermente differenti e disposti coassialmente uno dentro l'altro, in modo da formare una intercapedine d'aria con sezione a corona circolare tale da mantenere la superficie esterna del generatore ad una temperatura non troppo elevata.

Detta cassa 8 è provvista di una maniglia 9 per lo spostamento del generatore ad esempio da un ambiente ad un altro, e comprende mezzi di sopporto e appoggio costituiti da un basamento 11.

In corrispondenza della zona prossima all'apertura 108 della cassa 8 tubolare è previsto un ventilatore elettrico 10 che genera un flusso di aria forzata in direzione del bruciatore, che è previsto in una posizione intermedia della cassa tubolare 8, e che provvede al riscaldamento di detto flusso d'aria che fuoriesce successivamente dall'apertura 208. Vantaggiosamente, le aperture 108, 208 possono essere provviste di griglie di protezione e/o mezzi di filtratura dell'aria .

Con riferimento alle figg. 8 e 9, in una posizione intermedia fra il ventilatore 10 ed il diffusore 3 è previsto un elemento di schermatura della fiamma a guisa di disco 14, coassiale alla cassa tubolare 8 e di diametro inferiore a questa, e tale da generare una zona libera a guisa di corona circolare 15 per il passaggio obbligato del flusso d'aria forzata. Questo accorgimento impedisce che l'aria forzata vada ad interferire direttamente con la fiamma 6, fatto che potrebbe disturbare la combustione o provocarne addirittura l'indesiderato spegnimento. Detto disco 14 presenta un foro centrale per il passaggio del tubo 2 di alimentazione.

Sia il bruciatore che il disco 14 di schermatura sono fissati ad una staffa 16 di sopporto fissata a sua volta al basamento 11 del generatore di aria calda.

In alternativa, come illustrato nelle figg. 10 e 11, che mostrano una forma esecutiva dell'invenzione particolarmente adatta alle normative statunitensi, il disco 17 di schermatura della fiamma può essere dotato di alette radiali periferiche 117 per il fissaggio del disco sulla parete interna della cassa tubolare 8. In questo caso il tubo 2 di alimentazione del bruciatore è fissato sul disco 17 tramite una staffa 18. Possono essere previsti fori 217 per un ulteriore passaggio di aria forzata proveniente dal ventilatore, disposti su una circonferenza di diametro tale per cui anche in questo caso l'aria forzata non possa interferire con la fiamma 6.

Il generatore può essere opportunamente dotato di mezzi d'accensione della fiamma, come ad esempio un sistema piezoelettrico, un termostato interno e/o esterno per la regolazione della temperatura, dispositivi di sicurezza per l'interruzione dell'erogazione di gas in caso ad esempio di spegnimento della fiamma o qualsivoglia altro accorgimento normalmen ,e previsto in questo tipo di generatori di aria calda.

Ovviamente l'invenzione non è limitata alle forme esecutive testé descritte ed illustrate, ma può essere ampiamente variata. In particolare l'applicazione specifica descritta e rivendicata non è da intendersi limitativa dell'utilizzo del bruciatore, che può essere utilizzato vantaggiosamente anche in qualsivoglia altro dispositivo venga generata una fiamma ottenuta mediante combustione di gas, quali ad esempio cucine a gas, forni o simili. Tutto ciò senza abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a eguito rivendicato.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Bruciatore a gas combustibile, o a miscele di gas combustibili, comprendente mezzi di alimentazione del gas, almeno un ugello (1) di iniezione del gas, mezzi (2) di alimentazione di una miscela di gas e di aria di combustione ad una testa (3) di bruciatore comprendente una o più aperture (203, 303), in corrispondenza delle quali aperture (203, 303) la miscela viene accesa per la formazione della fiamma (6), caratterizzato dal fatto che immediatamente a monte di dette aperture (203, 303), con riferimento alla direzione del flusso della miscela aria/gas, sono previsti mezzi (5) per la generazione di una zona (7) di depressione posta fra suddetti mezzi (5) e la fiamma (6) e/o le aperture (203, 303) .
2. 2. Bruciatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi per la miscelazione del gas combustibile e di aria primaria di combustione a monte della testa (3) del bruciatore e che sono costituiti da un tubo (2) di alimentazione che presenta una curvatura tale da generare vortici (D) di miscelazione di gas combustibile e di aria comburente.
3. 3. Bruciatore secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la testa del bruciatore è costituita da un elemento diffusore (3) della miscela aria/gas destinata ad essere accesa, che è previsto ad una estremità del tubo (2) di alimentazione e miscelazione, ed è provvisto di una pluralità di aperture (203) radiali periferiche che si prolungano per una certa lunghezza (303) e terminano in corrispondenza dei mezzi (5) di generazione della depressione alla base della fiamma (6).
4. 4 . Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il diffusore (3) è realizzato a guisa di cappuccio, preferibilmente cilindrico, e comprende un lato chiuso (103) di testa dotato di una pluralità di rientranze (203) periferiche radiali che sono in comunicazione con fessure (303) assiali previste sulla superficie cilindrica di mantello del diffusore (3).
5. 5. Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i mezzi (5) per la generazione della depressione costituiscono anche i mezzi per il fissaggio del diffusore (3) a cappuccio sul tubo (2) di alimentazione della miscela aria/gas, e sono tali per cui la depressione viene generata dal flusso d'aria secondaria (freccia B) esterno al tubo (2) di miscelazione/alimentazione.
6. 6. Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i mezzi per la generazione della depressione sono costituiti da un ingrossamento (5) anulare periferico di diametro maggiore rispetto ai diametri del tubo (2) di alimentazione della miscela aria/gas e del diffusore (3) 1 L
7. 7 .Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l'ingrossamento anulare periferico è costituito da mezzi di fissaggio del diffusore (3) al tubo (2) di alimentazione come ad esempio un cordone (5) di saldatura, o alternativi mezzi di fissaggio del diffusore (3), quali una fascetta anulare serrabile o simili.
8. 8. Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che costituisce parte di un generatore di aria calda, comprendente una cassa (8) di alloggiamento costituita da un elemento tubolare, preferibilmente cilindrico ed aperto alle opposte estremità (108, 208), nonché dotata di mezzi (10) per la generazione di un flusso d'aria forzata, a valle dei quali è previsto il bruciatore, con riferimento alla direzione del flusso dell'aria .
9. 9. Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i mezzi per la generazione del flusso d'aria forza'a sono costituiti da almeno un ventilatore (10), preferibilmente elettrico, previsto in una zona d'estremità (108) della cassa (8) tubolare, essendo il bruciatore previsto nella zona intermedia della cassa (8) e disposto in maniera tale per cui il diffusore (3) di uscita della miscela aria/gas è rivolto verso l'estremità opposta (208).
10. 10. Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi (14, 17) di schermatura della fiamma (6) del bruciatore dal flusso d'aria forzata, e che detti mezzi (14, 17) sono previsti in una posizione intermedia fra il ventilatore (10) ed il diffusore (3) della miscela aria/gas.
11. 11. Bruciatore secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i mezzi di schermatura della fiamma (6) sono costituiti da almeno un elemento, preferibilmente a guisa di disco (14, 17), preferibilmente coassiale all'elemento tubolare di cassa (8), di diametro inferiore a questa, e tale da generare una zona libera a guisa di corona circolare (15) per il passaggio obbligato del flusso d'aria forzata.
12. 12. Generatore d'aria calda alimentato a gas o miscela di gas, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un bruciatore realizzato secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 7 previsto montato in posizione intermedia all'interno di un contenitore (8) tubolare cilindrico aperto alle due estremità (108, 208) e con il diffusore (3) di fiamma rivolto verso una (208) di queste, essendo previsto all'estremità opposta (108) almeno un ventilatore (10), preferibilmente elettrico, per la generazione di un flusso d'aria forzata in direzione del bruciatore, ed essendo previsto, in una posizione intermedia fra il ventilatore (10) ed il diffusore (3) di fiamma (6), un elemento di schermatura della fiamma a guisa di disco (14, 17), coassiale all'elemento tubolare (8) e con diametro inferiore a quello del contenitore cilindrico (8), e tale da creare una zona libera a guisa di corona circolare (15) per il passaggio dell'aria forzata.
13. 13. Bruciatore a gas e generatore d'aria calda, in tutto od in parte, come descritto, illustrato, e per gli scopi suesposti.