CH696708A5 - Procedimento per separare un focolare dall'ambiente mediante una cortina d'aria e dispositivo per realizzare il procedimento. - Google Patents

Description

  [0001] La presente invenzione concerne un procedimento per separare aerostaticamente dall'ambiente circostante, mediante una cortina d'aria, il focolare di un caminetto, come descritto nel preambolo della rivendicazione 1, nonché un dispositivo per realizzare il procedimento come descritto nel preambolo della rivendicazione 7.

[0002] L'impiego di caminetti a fuoco aperto per la combustione di legna e simili combustibili è molto in uso per i grandi vantaggi di benessere che un fuoco aperto sa impartire all'utente. Tutti sanno però che i normali caminetti aperti sul davanti, che sono anche gli unici ad offrire il piacere di godere del contatto visivo diretto con la fiamma viva, non sono privi di problemi e di pericoli.

   Tra questi problemi, quelli più importanti sono certamente la fuoriuscita di fumo nell'ambiente, con tutte le conseguenze ambientali e di salute che si conoscono e, soprattutto, lo spruzzo incontrollato di scintille o particelle di combustibile incandescente, con i grossi problemi di incendio che da ciò derivano.

[0003] Per questi motivi sono già stati proposte e anche protette brevettualmente una serie di soluzioni tecnologicamente più avanzate, tendenti a meglio proteggere l'ambiente circostante ed anche, tramite l'adozione di scambiatori di calore, a migliorare il grado di rendimento del caminetto.

[0004] La soluzione oggi più comunemente applicata è quella di chiudere completamente la camera del focolare, applicando anteriormente, cioè sul lato che dà sul locale, una parete trasparente di vetro o simile, che lascia bens Å vedere la fiamma,

   ma che isola il locale totalmente dal focolare. Un esempio di una simile soluzione è mostrato nella US-4 248 206, dove viene altres Å descritto come, per ottenere un miglior grado di rendimento del caminetto, nella parte posteriore della parete trasparente venga creata una cortina di aria che, alimentata dall'esterno tramite un ventilatore, lambisce la parete e si riscalda. Un simile caminetto può avere buoni gradi di rendimento calorico, ma è evidente che viene a mancare il contatto diretto tra il fuoco e l'aria dell'ambiente.

   Una simile costruzione viene recepita come corpo estraneo al locale e considerata alla stregua delle normali stufe da riscaldamento in ghisa o ceramica.

[0005] Una soluzione analoga a quella sopradescritta viene mostrata anche nel brevetto canadese n. 1 127 031, nel quale una corrente d'aria viene portata a lambire la superficie interna di una parete di chiusura del focolare di un caminetto, il tutto allo scopo di raffreddare la parete di vetro-ceramica.

[0006] Già più raffinata risulta essere la soluzione mostrata nella EP-A-0 033 787, che mostra un caminetto autoregolatore aperto da uno o più lati, nella cui cappa fissa è montata, in modo ribaltante, una cappa mobile avente forma tronco-conica.

   La cappa mobile entra in contatto, in una posizione di riposo, con la periferia di base della cappa fissa, mentre nella posizione ribaltata tra le due cappe si forma un passaggio continuo, un ugello, che permette di creare davanti al focolare aperto una cortina d'aria, ciò che permette di aspirare i gas dei fumi in eccesso. È ben vero che, in questo documento, si cita espressamente la formazione di una cortina d'aria sull'apertura libera di un caminetto. Tuttavia è d'uopo notare che il concetto di cortina d'aria viene qui impiegato in modo improprio, poiché la bocchetta serve ad aspirare l'aria ed il fumo in eccesso, e dunque è escluso che possa formare una cortina d'aria - nel senso di una separazione aerostatica del focolare dall'ambiente circostante - davanti all'apertura del focolare.

   Una bocchetta aspirante, a differenza di una bocchetta soffiante, aspira aria da tutte le direzioni e dunque non può mai generare una corrente d'aria monodirezionale, come è percontro necessario per realizzare una cortina d'aria. Questo è possibile solo soffiando aria con la dovuta potenza.

[0007] Un altro oggetto che presenta un certo interesse nell'ambito della presente invenzione è poi quello mostrato nella EP-0 766 046-A2, che mostra un apparecchio di riscaldamento a gas con fluido infiammabile.

   Questi tipi di camini - che già per questo aspetto di base non si possono assimilare ai veri caminetti brucianti legna di cui si occupa la presente invenzione - possiedono ancora due svantaggi fondamentali cui l'invenzione descritta intende porre rimedio, e cioè che, da un lato, producono emissioni nocive alla salute e, d'altro lato, non danno un effetto realistico di caminetto, cioè non permettono di avere un contatto visivo diretto con la fiamma. Per ovviare a questi svantaggi, la EP-0 766 046-A2 propone l'impiego di una circolazione forzata di aria spinta da un ventilatore attraverso una bocchetta disposta nella parte superiore dell'apertura del caminetto.

   Tuttavia anche in questo caso l'aria non forma però una cortina d'aria chiusa, poiché una parte dell'aria entra direttamente nella zona del focolare mentre la restante aria fuoriuscente dalla bocchetta si perde nello spazio circostante.

[0008] L'inventore non si preoccupa infatti di indirizzare la corrente d'aria a formare una cortina d'aria "compatta", bens Å lascia che l'aria fuoriuscente dalla bocchetta si espanda a formare un cono allargantesi che non può evidentemente venir recuperato per costituire un circuito di aria chiuso.

   Anche se nella parte inferiore del focolare è prevista una larga apertura di entrata dell'aria, aria che del resto può entrare anche da una apertura addizionale prevista sul lato posteriore del focolare, è certo che questo documento non mostra la formazione di una cortina d'aria davanti all'apertura di un caminetto, poiché l'aria espulsa in tutte le direzioni dalla bocchetta non può far altro che formare davanti all'apertura del caminetto una turbolenza accentuata che rende impossibile ogni formazione di una cortina d'aria.

[0009] Da ultimo vogliamo citare che la formazione di cortine d'aria, ad esempio a scopi di protezione antincendio, è ben nota dallo Stato della Tecnica, ad esempio dalla US-4 315 456, che insegna anche le condizioni fisiche affinché una simile cortina possa formarsi.

   Questo documento non dà però alcuna indicazione relativa all'impiego di una simile cortina d'aria in un caminetto casalingo.

[0010] Vogliamo infine notare che altri documenti (ad esempio la DE-2 632 056) mostrano dei caminetti provvisti di un ugello di alimentazione dell'aria dall'alto al basso della cappa del camino, dove poi l'ugello può anche interessare più lati del camino. Si tratta però della generazione di una corrente d'aria prevista per alimentare il fuoco del camino.

   Infatti lo scopo di questa, come di altre analoghe, soluzioni, è quello di alimentare l'aria di combustione non prelevandola dall'ambiente, bens Å adducendola tramite una conduttura separata, cos Å da non asportare aria calda dal locale.

[0011] Lo scopo della presente invenzione è di eliminare gli svantaggi delle succitate soluzioni parziali note e, preoccupandosi precipuamente della creazione di una atmosfera di benessere grazie alla presenza del focolare acceso nel locale, eliminare gli svantaggi principali dei caminetti a fuoco aperto, che sono la fuoriuscita di fumo nell'ambiente e lo scintillamento con il relativo pericolo di incendio.

   Oltre a ciò il procedimento inventivo, nonché il dispositivo per la sua realizzazione, devono permettere di ottenere, grazie all'assenza di pareti divisorie tra il focolare ed il locale, un grado di rendimento calorico del caminetto soddisfacente, senza necessità di dover adottare costosi e delicati dispositivi scambiatori di calore, come sono invece indispensabili nei caminetti separati dall'ambiente da una parete più o meno trasparente.

[0012] Tutti questi scopi vengono realizzati tramite un procedimento conforme al preambolo della rivendicazione 1, caratterizzato dalle specificazioni della parte caratterizzante della rivendicazione 1.

   Quale dispositivo, gli scopi vengono realizzati mediante le caratteristiche della parte caratterizzante della rivendicazione 7.

[0013] L'idea inventiva non vuole essere quella della creazione di una cortina d'aria in sé davanti all'apertura del focolare, poiché la formazione di cortina d'aria costituisce oggi una tecnica ben nota all'uomo del mestiere che si occupa di separazioni aerostatiche di ambienti comunicanti, bens Å quella di creare una circolazione dell'aria in un circuito chiuso, dove poi il concetto di circuito chiuso non va inteso nel senso assoluto che l'aria contenuta nel circuito e circolante in esso non ha nessun contatto con l'aria dell'ambiente, bens Å che la maggior parte dell'aria circolante rimane nel circuito e lo percorre un certo numero di volte, mentre solo una piccola parte si mescola con l'aria dell'ambiente,

   là dove la cortina d'aria entra in contatto con l'ambiente. È infatti evidente che, per quanto accuratamente si possa costruire una cortina d'aria, adottando i più raffinati mezzi tecnici a disposizione del costruttore per costituire una corrente d'aria laminare e priva di turbolenze nonché di intensità costante su tutta la larghezza - mezzi sui quali non entriamo qui nel merito, poiché fanno parte del bagaglio di ogni esperto di aerostatica e aerodinamica - sulle superfici della cortina d'aria, dove l'aria circolante nella cortina entra in diretto contatto con l'aria ferma dell'ambiente, si formano delle leggere turbolenze, sottoforma di vortici. Questi vortici fanno s Å che una parte dell'aria circolante si disperda nell'ambiente, mentre dall'ambiente la cortina d'aria trascina con sé una certa quantità di aria ambientale.

   Per questo motivo il concetto di circuito chiuso va interpretato nel senso di "sostanzialmente chiuso", ossia tale che solo una bassa percentuale di aria circolante nel circuito viene scambiata con l'aria dell'ambiente circostante, che è tanto quella interna alla camera del focolare che quella del locale. Si noti ancora che un certo scambio di aria, ossia l'adduzione di aria fresca al focolare, è addirittura necessario per garantire la corretta combustione del combustibile, ossia l'apporto dell'ossigeno necessario. Se la cortina d'aria potesse chiudere totalmente l'apertura al focolare e cos Å impedire ogni scambio di aria con l'ambiente del locale, sarebbe necessario alimentare l'aria di combustione in altro modo, ad esempio dal basso. Tutto ciò per dire che un certo scambio di aria nella cortina d'aria è inevitabile e può anche essere utile.

   Secondo l'invenzione si tende però a minimizzare tale scambio d'aria, onde aumentare l'efficacia di protezione della cortina d'aria contro la fuoriuscita di fumo e scintille dal focolare, e ciò eventualmente anche a costo di dover adottare una adduzione separata di aria di combustione per alimentare il fuoco nel camino.

[0014] Le rivendicazioni dipendenti dalla seconda alla sesta concernono poi dei perfezionamenti al concetto inventivo di base della rivendicazione 1, mentre le rivendicazioni dipendenti dalla settima alla decima descrivono e proteggono dei dispositivi preferiti per la realizzazione dell'invenzione. L'invenzione viene ora descritta più nei particolari con l'aiuto delle figure allegate che la vogliono descrivere schematicamente in alcune delle forme di esecuzione preferite.

   Le figure mostrano:
<tb>la Fig. 1<sep>un caminetto da appartamento inventivo in rappresentazione prospettica schematizzata per mostrare la collocazione degli elementi che compongono l'invenzione;


  <tb>la Fig. 2<sep>una sezione schematica di un canale di collegamento che collega due ugelli, uno soffiante ed uno aspirante, del circuito chiuso;


  <tb>la Fig. 3<sep>lo schema di base del circuito chiuso inventivo in una variante con due ventilatori di movimentazione dell'aria;


  <tb>la Fig. 4<sep>la soluzione della Fig. 3 vista da un lato.

[0015] Nella Fig. 1 vengono indicate con 1 e 2 le pareti laterali di un caminetto da appartamento, chiuso superiormente da una cappa 3 nel mezzo della quale si diparte, dal punto di convergenza della cappa, un tubo di scarico dei fumi 4. Nella sua parte inferiore un simile caminetto presenta normalmente un piano di appoggio 5 del combustibile, fatto spesso quale una griglia per facilitare l'alimentazione di aria di combustione al fuoco. Il caminetto da appartamento possiede naturalmente una parete di chiusura posteriore 6, mentre dal lato rivolto verso il locale esso è aperto, onde dare libero accesso visivo al fuoco ed anche per permettere la fuoriuscita di calore, per irraggiamento, nell'ambiente circostante.

   Gli elementi fino qui descritti sono quelli che costituiscono la base di ogni caminetto da appartamento. È chiaro però che questi elementi di base possono venir arricchiti da altri elementi pure noti e spesso presenti nella pratica, quali aperture inferiori o laterali per l'entrata di aria di combustione al di sotto del focolare, sistemi di circolazione di aria con scambiatori di calori disposti per lo più nella parete posteriore 6 del focolare e bocchette d'uscita dell'aria calda nelle pareti laterali 1 e/o 2 o nella cappa 3 ecc. Tutti questi elementi ausiliari non interferiscono minimamente con la presente invenzione e possono dunque qui venir trascurati.

[0016] Essi possono senz'altro essere presenti in un caminetto corrispondente alla presente invenzione.

   Un dispositivo ideale per realizzare il procedimento inventivo è pure rappresentato nella Fig. 1 e comprende un focolare 7 formato da una camera con un pavimento o piano di appoggio 5, un soffitto o cappa 3, una parete posteriore 6 e due pareti laterali 1 e 2. La camera è aperta nella parte anteriore.

   L'apertura anteriore del focolare 7 è poi percorsa su tutta la sua altezza e tutta la sua larghezza, similmente a quanto mostrato anche dalla EP-0 766 046 (che costituisce l'oggetto più vicino alla presente invenzione) da una corrente d'aria indicata con le frecce f formante una cortina d'aria.

[0017] Con cortina d'aria si intende una corrente d'aria che divide completamente in senso aerostatico due spazi contigui, impedendo l'interscambio di aria tra i due spazi.

[0018] L'invenzione prevede ora che su due lati opposti dall'apertura anteriore del focolare (lati che possono essere tanto quello superiore che quello inferiore quanto i due lati laterali) è presente almeno un ugello, e più precisamente almeno un ugello soffiante aria, ed almeno un ugello aspirante aria.

   Precisiamo avantutto che con ugello si intende qui ogni tipo di fessura o bocchetta attraverso la quale può passare una corrente d'aria. Tale fessura formante ugello può essere opportunamente dotata di una sezione adatta a creare una corrente d'aria monodirezionale, nel caso di un ugello soffiante, oppure ad aspirare aria regolarmente da tutte le direzioni. Inoltre un simile ugello viene realizzato secondo i dettami della aerodinamica, in modo da presentare in ogni suo punto condizioni di soffiaggio, rispettivamente di aspirazione, le più costanti possibili. Ad esempio, si adotteranno sezioni dei canali dell'ugello decrescenti con più ci si allontana dal punto di raccordo con un canale collettore, come è noto dai principi dell'aerodinamica.

   Se dunque l'ugello viene raccordato da ogni lato ad un canale collettore o di collegamento (come verrà spiegato più sotto in relazione con la forma di esecuzione rappresentata nelle Fig. da 1 a 4) il canale dell'ugello avrà una sezione decrescente da ambo i lati verso la sua parte centrale. Tutto ciò fa parte dei normali provvedimenti noti ad ogni uomo del mestiere e che dunque non è qui il caso di spiegare nei dettagli.

[0019] Nel caso particolare mostrato a titolo di esempio nelle Fig. 1 e 2, l'ugello soffiante aria è indicato con 8, mentre l'ugello aspirante aria è indicato con 9.

   L'ugello soffiante aria 8 è poi qui disposto nella parte superiore dell'apertura del focolare, mentre l'ugello aspirante 9 è disposto nella parte inferiore, sicché la cortina d'aria - corrispondentemente ad una forma preferita dell'invenzione, poiché è quella che meglio permette di combinare l'effetto di separazione della cortina d'aria con l'alimentazione di aria al focolare - si sposta verticalmente dall'alto al basso. Nella Fig. 1 è mostrato un unico ugello soffiante 8 ed un unico ugello aspirante 9: nulla impedisce però che ci siano una pluralità di ugelli soffianti ed ugelli aspiranti, alimentati ciascuno separatamente. Importante agli effetti dell'invenzione è solo che venga creata una cortina d'aria continua, regolare e priva di interruzioni, davanti all'apertura del focolare.

   Onde realizzare il circuito essenzialmente chiuso della corrente d'aria, che costituisce l'essenza dell'invenzione, è ora previsto, nella forma di esecuzione delle Fig. 1 e 2, che l'ugello soffiante 8 sia collegato con l'ugello aspirante 9 tramite un canale di collegamento chiuso 10, nel quale agisce almeno un ventilatore 11 che mette in circolazione l'aria nel circuito chiuso costituito dalla cortina d'aria f passante dall'almeno un ugello soffiante 8 all'almeno un ugello aspirante 9 e dal canale di collegamento 10.

[0020] Nella forma di realizzazione preferita dell'invenzione, rappresentata nelle Fig. 1 e 2 sopradescritte ed anche nelle Fig.

   3 e 4 che rappresentano l'invenzione in modo puramente schematico per ancor meglio chiarirne la essenza, è poi previsto che il canale di collegamento 10 sia fatto quale un doppio canale 10 ¾, 10 ¾ ¾, ciascun semicanale 10 ¾ e 10 ¾ ¾ del quale collega una estremità dell'almeno un ugello soffiante 8 con la corrispondente estremità dell'almeno un ugello aspirante 9, dove poi in ciascun semicanale 10 ¾, 10 ¾ ¾ è disposto un ventilatore 11 ¾, 11 ¾ ¾ che mette in circolazione l'aria (vedasi le frecce f ¾, f ¾ ¾ nei canali 10 ¾, 10 ¾ ¾).

[0021] Si è ora costatato che i migliori risultati di separazione dello spazio del focolare dal locale si ottengono qualora la corrente d'aria della cortina d'aria f sia essenzialmente laminare. Ciò si ottiene scegliendo una forma adeguata dell'ugello soffiante 8 ed adeguando la velocità dell'aria in uscita dall ugello 8 stesso.

   Naturalmente non è possibile garantire la laminante della corrente d'aria lungo tutto il percorso della cortina d'aria: è questo il motivo per il quale si parla qui di corrente essenzialmente laminare, intendendo con ciò che si vuole garantire la laminarità della corrente per il più lungo tratto possibile della cortina stessa. Si è pure dimostrato vantaggioso scegliere una velocità dell'aria nella cortina d'aria, misurata all'uscita dell'ugello soffiante, compresa tra da 0,5 a 5 m/sec. In effetti la velocità dell'aria deve venir opportunamente scelta in funzione delle dimensioni del caminetto da appartamento, ed in particolare della distanza tra l'ugello soffiante 8 e l'ugello aspirante 9.

   Esiste infatti una velocità d'uscita dall'ugello soffiante 8 ottimale, quella cioè che garantisce la formazione della cortina d'aria più completa con la minor perdita di aria dal circuito chiuso: questa velocità va determinata con calcoli e prove opportune, operazioni che rientrano nelle competenze dell'uomo del mestiere.

[0022] Si è pure dimostrato che la cortina d'aria f inventiva, per funzionare in modo ottimale, deve essere tale che l'apporto di aria alla corrente della cortina d'aria f dall'ambiente circostante deve essere compreso tra il 10 ed il 40% della quantità totale di aria circolante.

   Anche qui si tratta di una indicazione frutto della sperimentazione, che però è di grande aiuto per determinare i parametri ideali con i quali dimensionare gli elementi del dispositivo inventivo.

[0023] Molte sono le varianti pensabili per realizzare un circuito d'aria, comprendente una cortina d'aria, essenzialmente chiuso nel senso della presente invenzione. Si possono ad esempio pensare sistemi di circolazione dell'aria comprendenti un unico canale di collegamento largo quanto tutti gli ugelli aspiranti e soffianti e dotato di un ventilatore radiale di altrettanta larghezza, del tipo cioè di quelli oggi comunemente in uso nelle stufette elettriche, oppure sistemi dotati di un grande numero di tubi di collegamento e/o di ugelli soffianti ed aspiranti ecc.

   Tutto ciò rientra nel campo di validità della presente invenzione qualora lo scopo sia quello di creare una cortina d'aria davanti all'apertura di un caminetto di appartamento inserita in un circuito d'aria essenzialmente chiuso come dalla definizione sopracitata.

Indice delle figure

[0024] 
1. : Parete laterale
2. : Parete laterale
3. : Cappa
4. : Tubo di scarico
5. : Piano di appoggio o pavimento
6. : Parete posteriore
7. : Focolare
8. : Ugello soffiante
9. : Ugello aspirante
10. 10 ¾, 10 ¾ ¾ : Canale di collegamento
11. 11 ¾, 11 ¾ ¾ : Ventilatore

Claims (10)

1. Procedimento per separare aerostaticamente dall'ambiente circostante, mediante una cortina d'aria (f), il focolare aperto sul davanti di un caminetto da appartamento, caratterizzato dal fatto che la cortina d'aria (f) viene creata tramite la circolazione di una corrente d'aria in un circuito chiuso senza apporto essenziale di aria dall'ambiente circostante.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la cortina d'aria (f) è essenzialmente laminare.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la cortina d'aria è diretta dall'alto verso il basso dell'apertura del focolare.

4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la velocità dell'aria nella cortina d'aria è compresa tra da 0,5 m/s a 5 m/s.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unico apporto di aria alla corrente della cortina d'aria (f) dall'ambiente circostante è quello dovuto all'effetto di trascinamento naturale dell'aria della cortina d'aria (f) sull'aria dell'ambiente.

6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che l'apporto di aria alla corrente della cortina d'aria (f) dall'ambiente circostante è compreso tra il 10% ed il 40% della quantità totale di aria circolante.

7. Dispositivo per realizzare il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, con un focolare (7), formato da una camera con un pavimento (5), un soffitto (3), una parete posteriore (6) e due pareti laterali (1, 2) ed aperto sulla parte anteriore, sul pavimento della quale viene acceso il combustibile, normalmente sottoforma di legna da ardere, dove poi l'apertura anteriore del focolare (7) è percorsa su tutta la sua altezza e tutta la sua larghezza da una corrente d'aria formante una cortina d'aria (f), caratterizzato dal fatto che su due lati opposti dell'apertura anteriore è presente almeno un ugello (8, 9), e più precisamente almeno un ugello soffiante aria (8) ed almeno un ugello aspirante aria (9), dove inoltre tanto lo o gli ugelli soffianti (8) che lo o gli ugelli aspiranti (9) soffiano, rispettivamente aspirano,

aria su tutta la lunghezza del lato dell'apertura, nonché dal fatto che l'almeno un ugello soffiante (8) è collegato con l'almeno un ugello aspirante (9) tramite un canale di collegamento chiuso (10) nel quale agisce almeno un ventilatore (11) che mette in circolazione l'aria nel circuito chiuso costituito dalla cortina d'aria (f) passante dall'almeno un ugello soffiante (8) all'almeno un ugello aspirante (9) e dal canale di collegamento (10).

8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che ci sono più ugelli soffianti (8) e più ugelli aspiranti (9) fatti e collocati in modo tale da generare una cortina d'aria continua, ossia priva di interruzione e di intensità costante su tutta la lunghezza del lato dell'apertura.

9. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'almeno un ugello soffiante (8) è disposto sul lato orizzontale superiore dell'apertura e l'almeno un ugello aspirante (9) è disposto sul lato orizzontale inferiore dell'apertura, cos Å da costituire una cortina d'aria scorrente dall'alto verso il basso.

10. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il canale di collegamento (10) è fatto quale un doppio canale (10 ¾, 10 ¾ ¾), ciascun semicanale (10 ¾, 10 ¾ ¾) del quale collega una estremità dell'almeno un ugello soffiante (8) con la corrispondente estremità dell'almeno un ugello aspirante (9), dove poi in ciascun semicanale (10 ¾, 10 ¾ ¾) è disposto un ventilatore (11 ¾, 11 ¾ ¾) che mette in circolazione l'aria.