ITPD20070388A1

ITPD20070388A1 - Bruciatore, in particolare bruciatore a gas con pre-miscelazione

Info

Publication number: ITPD20070388A1
Application number: IT000388A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Beghi; Gianfranco Scribano
Original assignee: Sit La Precisa S P A Con Socio
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-20
Also published as: EP2227655A1; US20100291495A1; CN101861496A; WO2009065733A1; EP2227655B1

Description

DESCRIZI ONE

La presente invenzione concerne un bruciatore ed in particolare un bruciatore a gas con prem iscelazione, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale n. 1 .

Nel settore tecnico specifico, è noto realizzare bruciatori a gas di tipo premiscelato la cui testa di combustione è destinata ad essere alloggiata in una camera di combustione in posizione affacciata ad uno scambiatore di calore il quale, investito dalle fiamme del bruciatore, provvede al riscaldamento del fluido in esso passante. Tipicamente il bruciatore è collegato ad una portella o altro sim ile elemento di chiusura della camera di combustione.

I n una tipologia nota di bruciatori del tipo anzidetto è previsto che la testa di combustione del bruciatore sia realizzata a conformazione cilindrica, atta ad estendersi all’interno di una camera di combustione anch’essa di forma cilindrica, preferibilmente coassiali fra loro. I n questa configurazione il mantello cilindrico della testa di combustione è provvisto di aperture passanti destinate ad essere attraversate dalla miscela combustibile aria-gas ed è affacciato alle spire dello scambiatore in uno spazio anulare della camera sostanzialmente delim itato dall’ingombro del bruciatore cilindrico. Una parete cieca di fondo chiude generalmente la testa del bruciatore, da parte contrapposta alla portella.

Tipicamente è richiesto nei bruciatori anzidetti un elemento distributore interno, il quale è predisposto per distribuire uniformemente la m iscela combustibile alla testa di combustione. E’ noto che il distributore sia realizzato con una conformazione cilindrica e coassiale con la testa del bruciatore, sviluppato assialmente all’interno della testa del bruciatore. I n corrispondenza del fondo della testa, il distributore è anch’esso chiuso da una base supportata e centrata sul fondo della testa, ad esempio tram ite impegno in un perno o vite sporgente assialmente dal fondo della testa, in direzione del distributore. La parete di base del distributore è normalmente cieca ovvero può prevedere alcuni fori passanti allo scopo di far passare un modesto flusso di m iscela con la principale funzione di raffreddamento della parete di fondo della testa.

I n una tale applicazione nota il distributore, così come la testa di bruciatore, sono notoriamente connessi alla portella di chiusura tram ite una flangia di collegamento, coassiale con i medesimi e provvista di un ampio foro centrale, di ampiezza sostanzialmente pari alla sezione trasversale del distributore, per permettere il passaggio del flusso della m iscela diretta al distributore e da questo alla testa del bruciatore.

I n altre applicazioni note può essere altresì previsto l’impiego di un condotto Venturi all’interno del distributore, principalmente diretto a ridurre fenomeni di rumorosità indotti nel flusso della miscela alimentata al bruciatore in alcune fasi di funzionamento. Anche il condotto venturi, ove previsto, è fissato alla flangia, ad esempio tramite collegamento meccanico, ed è assialmente sviluppato all’interno del distributore, coassialmente con il distributore e la testa di combustione.

Uno dei lim iti principali delle configurazioni note anzidette è rappresentato dalla complessità strutturale dovuta al numero di componenti richiesti nell’assemblaggio del bruciatore. Una configurazione base richiede, come descritto sopra, non meno di sei componenti, citando fra questi il mantello cilindrico del distributore, la parete di fondo del medesimo, il perno di centraggio di tale parete sul fondo della testa, i quali devono essere predisposti separatamente per poi essere opportunamente collegati fra loro.

Uno scopo principale del trovato è quello di mettere a disposizione un bruciatore di tipo pre-m iscelato, strutturalmente e funzionalmente concepito per ovviare ai limiti citati con riferimento alla tecnica nota, ed in particolare concepito per permettere una maggiore semplificazione strutturale, a parità di prestazioni funzionali dello stesso, che assicuri conseguenti minori oneri sia in term ini di tempo di montaggio che di costo, di fabbricazione e montaggio, dei singoli componenti, nella predisposizione del bruciatore.

Questo scopo è raggiunto dall'invenzione mediante un bruciatore realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo esempio preferito di attuazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di un bruciatore realizzato in accordo con la presente invenzione,

la figura 2 è una vista prospettica in parziale sezione del bruciatore di figura 1 ,

la figura 3 è una vista in sezione assiale del bruciatore delle figura precedenti,

la figura 3A è una vista corrispondente a quella di figura 3 in una variante realizzativa del trovato,

la figura 4 è una vista in alzato frontale di un particolare del bruciatore delle figure precedenti,

la figura 5 è una vista prospettica del particolare di figura 4.

Con riferimento alle figure citate, con 1 è complessivamente indicato un bruciatore, in particolare un bruciatore per gas combustibile di tipo premiscelato, realizzato in accordo con la presente invenzione.

I l bruciatore comprende un corpo 2 di bruciatore con una testa 3 di combustione ove avviene la combustione della miscela aria-gas alimentata al bruciatore, ad esempio tram ite un dispositivo ventilatore, non rappresentato. I l bruciatore è predisposto per essere alloggiato in una camera di combustione 4, solo schematicamente rappresentata, di un apparecchio riscaldatore, non illustrato, ove è altresì alloggiato un dispositivo scambiatore di calore 5, provvisto di un fascio tubiero 6, all’interno del quale è circolante un fluido operativo riscaldato mediante il bruciatore.

I l corpo 2 di bruciatore è fissato ad un elemento di portei la 7, predisposto per la chiusura della camera di combustione e rimovibilmente collegato, ad una struttura stazionaria della camera stessa. Con 8 è indicata una flangia di collegamento per il fissaggio del corpo di bruciatore alla portella, come apparirà chiaramente nel seguito. Fori passanti 8a sono previsti in una base di attacco della flangia 8 per il fissaggio della stessa alla portella 7. I n figura 3 è schematicamente rappresentata la configurazione di bruciatore più sopra descritta.

Più in particolare, la testa di combustione 3 presenta conformazione cilindrica con asse principale indicato con X nelle figure ed il cui mantello cilindrico 9 è provvisto di aperture passanti, con una alternanza di asole e fori (vedi figura 1 ) destinate al passaggio della miscela combustibile aria-gas, in prossimità delle quali avviene l’accensione di fiamma, esternamente alla testa di combustione. Ad una sua estremità assiale la testa cilindrica è chiusa da una parete 3a di fondo cieca, mentre alla contrapposta estremità assiale la testa 3 è fissata alla flangia di collegamento 8, coassialmente con questa.

Con 10 è complessivamente indicato un elemento distributore della m iscela combustibile sulla testa 3, il quale è disposto internamente alla testa e presenta aperture passanti distributrici del flusso di miscela, come meglio chiarito di seguito.

Secondo una principale caratteristica del trovato l’elemento distributore 10 comprende una porzione piastriforme 1 1 , nella quale sono previste pluralità di aperture 12 passanti, atte a svolgere la funzione di distribuire la miscela combustibile nella direzione della testa 3, detta porzione essendo estesa in prolungamento della flangia 8 nonché sviluppata ortogonalmente alla direzione X di sviluppo assiale della testa 3.

Convenientemente la porzione piastriforme 1 1 presenta profilo piano di prescelto spessore con una conformazione circolare, come evidenziato in figura 4. Preferibilmente la porzione 1 1 è realizzata di pezzo con la flangia 8, quest’ultima essendo sviluppata a circondare anularmente la porzione 1 1 del distributore. I n alternativa la porzione 1 1 può essere ricavata separatamente dalla flangia, ad esempio come corpo discoidale, destinata ad essere vincolata alla flangia 8 (ottenuta ad esempio come collare anulare) .

La porzione 1 1 è inoltre preferibilmente estesa in corrispondenza della flangia di collegamento, con una ridotta sporgenza assiale dal piano della flangia 8 di collegamento, come illustrato in figura 3. Tale sporgenza (nella direzione assiale X) può essere realizzata tram ite una formazione cilindrica 13, conformata a manicotto, coassiale con la porzione 1 1 e costituente tratto di raccordo tra detta porzione 1 1 e la flangia di collegamento 8.

Convenientemente il tratto cilindrico 13 presenta un mantello a parete cieca, privo di aperture passanti. La flangia e la porzione 1 1 sono inoltre preferibilmente realizzate integrali con la formazione cilindrica 13.

Con riferimento alla figura 3, I ndicata con L la dimensione assiale della testa (lunghezza m isurata lungo l’asse X a partire dalla flangia 8) e con L1 la distanza, lungo lo stesso asse X, della porzione piastriforme 1 1 dalla flangia 8, il posizionamento di tale porzione è preferibilmente scelto in modo tale che il rapporto L1 /L sia preferibilmente inferiore o uguale a 0,5.

Nella figura 3A è rappresentata una variante realizzativa , in cui la porzione 1 1 è posizionata da parte opposta alla testa 3, rispetto alla base di attacco della flangia 8. Anche in questo caso il rapporto L1 /L è scelto preferibilmente uguale o inferiore a 0,5.

Le aperture 12 distributrici, ricavate passanti nello spessore della porzione piastriforme 1 1 , sono scelte con dimensione e numero tali da realizzare una sezione complessiva di passaggio della miscela non inferiore al 70 % della sezione totale di distribuzione della miscela richiesta per una prescelta potenza del bruciatore, al fine di garantire il corretto funzionamento del bruciatore stesso.

Qualora le aperture 12 non siano esclusivamente ricavate nella porzione 1 1 , possono essere provviste nel mantello della formazione a manicotto cilindrico 13.

Le aperture 12 sono preferibilmente realizzate come fori circolari passanti attraverso la porzione piastriforme 1 1 (con assi dei fori paralleli all’asse X), i quali sono ricavati lungo una pluralità di corone concentriche (con l’asse X) , con distribuzione a passo angolare regolare lungo ciascuna corona. Nella figura 4 è rappresentata una configurazione preferita, in cui sono previste sei corone concentriche, in cui la sezione del singolo foro per ciascuna corona è crescente a partire dalla corona più esterna in direzione della corona più prossima all’asse X. I noltre tutti i fori 12 di una stessa corona presentano uguale sezione di passaggio.

Una scelta preferita prevede altresì che ciascuna corona di fori 12 abbia la stessa sezione complessiva di passaggio, così da garantire una distribuzione il più uniforme possibile di miscela verso la testa di combustione. Resta inteso che distribuzioni diverse di miscela sulla testa, al fine ad esempio di creare zone distinte con fiam ma a velocità diversa, possono essere ottenute variando la sezione complessiva di una corona rispetto alle altre.

I n via alternativa, le aperture 12 possono assumere differenti conformazioni, ad esempio possono essere realizzate come asole passanti.

Con 14 è altresì indicato un foro centrale, ricavato passante nella porzione 1 1 , coassiale con l’asse X, la cui sezione di passaggio si aggiunge a quella delim itata dalle corone di fori 12.

I noltre, la distribuzione delle aperture 12 può essere scelta per modificare opportunamente la fiam ma sulla testa di combustione, al fine di simulare l’effetto indotto nelle soluzioni note da un condotto Venturi previsto in aggiunta all’elemento distributore.

Test condotti dalla stessa Richiedente hanno evidenziato che la funzione di distribuzione della m iscela verso la testa di combustione è svolta, con pari efficienza e livelli di performance della combustione di fiam ma sulla testa 3, dall’elemento distributore piastriforme 1 1 sopra descritto rispetto alle configurazioni di distributori cilindrici tradizionalmente previsti nelle soluzioni sino ad oggi note.

Si fa notare a questo riguardo come il trovato preveda un numero più lim itato di componenti che formano il bruciatore, grazie al fatto che il tradizionale distributore cilindrico è rimpiazzato dall’elemento distributore piastriforme qui descritto, sostanzialmente ricavato nella flangia di collegamento della testa di combustione alla portei la, con conseguente vantaggiosa riduzione dei tempi e costi di fabbricazione e montaggio dei componenti del bruciatore.

I l trovato raggiunge così, grazie alla semplificazione costruttiva introdotta rispetto alle soluzioni note, gli scopi proposti conseguendo i vantaggi sopra menzionati.

Claims

RI VENDI CAZIONI 1 . Bruciatore, in particolare per gas combustibile con prem iscelazione, comprendente: una testa di combustione cilindrica predisposta per essere alloggiata all’interno di una camera di combustione di un apparecchio riscaldatore, sulla quale avviene la combustione di una miscela aria-gas alimentata nella camera di combustione, - detta testa includendo un mantello cilindrico con aperture passanti, fissato ad una sua prima estremità assiale, mediante una flangia di collegamento, ad un elemento di portei la destinato alla chiusura della camera di combustione ed avente alla contrapposta estrem ità assiale una parete di fondo cieca di chiusura di detta testa, - un elemento distributore della miscela aria-gas disposto all’interno della testa di combustione e destinato a distribuire il flusso della m iscela combustibile, in arrivo al bruciatore, sulla testa di combustione, caratterizzato dal fatto che detto elemento distributore comprende una porzione piastriforme estesa in prolungamento di detta flangia di collegamento nonché sviluppata sostanzialmente in direzione ortogonale alla direzione di sviluppo assiale della testa cilindrica, detta porzione piastriforme recando aperture passanti per la distribuzione della m iscela alla testa di combustione.
2. Bruciatore secondo la rivendicazione 1 , in cui detta porzione dell’elemento distributore è estesa in corrispondenza della flangia di collegamento.
3. Bruciatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la sezione complessiva delle aperture passanti in detta porzione di distributore realizzano non meno del 70% di una prescelta sezione di distribuzione della m iscela verso la testa di combustione.
4. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione dell’elemento distributore è coassiale con la testa di combustione.
5. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il posizionamento di detta porzione di distributore rispetto alla testa è scelto in modo tale che il rapporto fra la distanza assiale della porzione da una base di attacco della flangia di collegamento e la lunghezza assiale della testa, misurata a partire dalla base di attacco della flangia, sia inferiore o uguale a 0,5.
6. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione è realizzata di pezzo con detta flangia.
7. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione di distributore ha conformazione discoidale.
8. Bruciatore secondo la rivendicazione 7, in cui detta porzione dell’elemento distributore è piastriforme a profilo piano.
9. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione dell’elemento distributore è raccordata alla flangia mediante una formazione a manicotto ad essa coassiale.
10. Bruciatore secondo la rivendicazione 9, in cui detta formazione a manicotto presenta un mantello a profilo cilindrico di prefissata estensione assiale in direzione della parete di fondo della testa di combustione.
1 1 . Bruciatore secondo la rivendicazione 10, in cui detta formazione a manicotto è integrale con detta flangia e con detta porzione di elemento distributore.
12. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le aperture distributrici passanti attraverso detta porzione di elemento distributore sono ricavate lungo una pluralità di corone concentriche e sono distribuite a passo regolare lungo ciascuna corona.
13. Bruciatore secondo la rivendicazione 12, in cui le aperture passanti di ciascuna corona presentano uguale sezione fra di loro.
14. Bruciatore secondo la rivendicazione 13, in cui la sezione di passaggio caratteristica delle aperture di ciascuna corona è crescente spostandosi da una corona a quella adiacente in direzione dell’asse centrale di detta porzione.
15. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette aperture passanti sono conformate a foro circolare
16. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 12 a 15, in cui è prevista, in aggiunta a detta pluralità di corone concentriche di apertura passante, un foro centrale passante coassiale con l’asse principale di detta porzione di elemento distributore.
17. Bruciatore secondo una delle rivendicazioni da 12 a 16, in cui le sezioni complessive di passaggio delle aperture di ciascuna corona, sono fra loro uguali.