ITPN20070009A1 - "forno di cottura con bruciatore pre-miscelato per caldaie" - Google Patents
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Description
Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo :
"FORNO DI COTTURA CON BRUCIATORE PRE-MISCELATO PER CALDAIE"
L'invenzione riguarda un forno perfezionato di cottura di alimenti, dotato di una caldaia per la generazione di vapore .
Sono ben noti forni atti alla cottura a vapore di alimenti che presentano, oltre alle proprietà tradizionali e dispositivi di cottura, anche la possibilità di effettuare una cottura specifica saturando la camera di
cottura con un flusso di vapore d'acqua, anche sovrariscaldato .
Le caratteristiche di tali forni sono estesamente
descritte ad es. nella domanda di brevetto tedesco n.
20307161.1, della medesima richiedente, a cui per brevità si rimanda.
Inoltre detti forni sono anche divulgati con grande dettaglio nel brevetto EP 1116920 A2, e nel brevetto tedesco (modello di utilità ) DE-GM 29500 595.5.
La soluzioni finora divulgate mostrano sostanzialmente ciascun bruciatore a gas per il riscaldamento di una rispettiva caldaia e' un mezzo dimensionato per esattamente l'impiego previsto, e cioè sia gli organi per l'afflusso di gas, che per la portata del ventilatore, che soprattutto le dimensioni del corpo bruciatore sono ottimizzati per uno specifico impiego, e non possono generalmente essere impiegati per le caldaie di forni di cottura aventi caratteristiche, e potenza della caldaia, anche poco differenti.
Questo costringe i produttori di tali tipi di forni a progettare e produrre una ampia varietà di caldaie e soprattutto di relativi corpi di bruciatori a gas; e' del tutto evidente che tale necessita' di frazionamento tecnico e produttivo crea naturali e sensibili maggiori costi per mancata standardizzazione produttiva, e questa circostanza e' troppo nota per poter essere oltre spiegata.
Sarebbe quindi desiderabile, ed e’ scopo della presente invenzione, di realizzare un tipo di bruciatore a gas premiscelato, che sia atto a produrre una ampia gamma di potenze termiche sulla base della regolazione di variabili relative al bruciatore che non dipendano dalle dimensioni dello stesso; pertanto un singolo tipo di bruciatore premiscelato a gas secondo l'invenzione deve poter essere utilizzabile in una varietà di forni differenti avente rispettive differenti potenze di caldaia, senza apprezzabili penalizzazioni nelle prestazioni di ciascun tipo di forno.
Questo ed altri scopi, che saranno meglio spiegati in seguito, sono ottenuti realizzando un tipo di bruciatore a gas pre-miscelato per il riscaldamento della caldaia di generazione di alimenti, in particolare per collettività , secondo le rivendicazioni che seguono; l'invenzione verrà meglio compresa dalla seguente descrizione, a solo scopo d'esempio non limitativo e con riferimento alle allegate figure in cui:
- le figure 1 e 1A mostrano schematicamente una vista in proiezione piana verticale trasparente, e rispettivamente in prospettiva, di un bruciatore secondo l'invenzione e del suo posizionamento con la relativa caldaia,
- la fig. 2 mostra una vista semplificata in prospettiva dall’esterno del bruciatore di fig. 1,
- la fig. 3 mostra una vista piana frontale di una parte componente interna del bruciatore cilindrico di fig. 2,
- la fig. 4 mostra la sezione piana del bruciatore cilindrico di fig. 3, secondo un piano di sezione ortogonale all'asse del bruciatore stesso,
- la fig. 5 mostra una vista come in fig. 3, ma con la superficie esterna del bruciatore parzialmente sezionata, - le figure 6A e 6B mostrano in modo simbolico lo sviluppo secondo rispettivi piani delle due rispettive superfici cilindriche dei due componenti del bruciatore secondo l'invenzione.
L'invenzione si basa essenzialmente sulle seguenti considerazioni: dato che lo scopo principale e' di realizzare un tipo di bruciatore che sia potenzialmente atto a erogare potenze termiche anche molto differenziate, ed in cui dette potenze siano regolabili mediante il controllo di variabili diverse dalla dimensione del bruciatore, la soluzione cercata e trovata consiste nel definire alcune caratteristiche del bruciatore che ne aumentino il rendimento, e preferibilmente anche che ne riducano lo spazio occupato.
Questo scopo e' tuttavia conseguibile se si evita una combustione del gas direttamente all'uscita dall'ugello di emissione, e si inserisce tra il campo di fiamma e l'ugello di emissione un campo intermedio di pre-miscelazione.
Si e' infatti constatato che l'inserimento di detto campo di pre-miscelazione, prima del campo di fiamma, consente una ottimale miscelazione del getto di gas con l'aria primaria soffiata insieme allo stesso getto di gas.
Come conseguenza diretta, la migliore pre-miscelazione del gas genera una ottimale combustione del gas, con un conseguente significativo aumento complessivo del rendimento del bruciatore, a parità' naturalmente di tutte le altre caratteristiche funzionali.
Un forno per la cottura a vapore di un alimento secondo la tecnica nota (fig. 1) comprende:
una caldaia 1,
- un bruciatore a gas 2,
- una ventola 3 per la generazione di un flusso di aria forzata passante per detto bruciatore,
un condotto esterno 4 che si dirama da detto bruciatore, ed atto a convogliare i gas combusti prodotti da detto bruciatore attraverso detta caldaia.
Inoltre viene associata alla ventola 3, ed al relativo condotto di mandata, uno o piu' ugelli di gas 5 i quali iniettano rispettivi flussi di gas combustibile all'interno del flusso di aria che viene soffiata da detta ventola 3 dentro detto bruciatore 2; questa tecnica e' in se' nota e non verrà pertanto illustrata.
Nella tecnica nota detto bruciatore a gas e realizzato con un solo corpo quasi completamente chiuso, all'interno del quale viene immesso un flusso di gas miscelato con aria primaria, il quale flusso passa all'esterno del corpo chiuso attraverso numerosi fori praticati sulla superficie del corpo stesso, e viene quindi acceso e combusto in corrispondenza della "luce" di detti fori, ed all'esterno di questi.
Al contrario, secondo l'invenzione, (figure 4 e 5) il bruciatore non e’ un corpo isolato, ma e' costituito da un assieme formato da un primo corpo interno 6 di forma preferibilmente cilindrica, e da un secondo corpo esterno 7, realizzato e disposto in modo che contiene detto primo corpo interno 6.
Detti due corpi 6 e 7 sono anche separati tra loro, in modo che nell'intercapedine cosi' creata si forma un campo di pre-miscelazione 8 (fig. 4).
Inoltre detto secondo corpo esterno 7 e' a sua volta alloggiato all'interno della porzione iniziale di detto condotto esterno, (fig. 5) di modo che i fumi caldi sprigionatisi da detto secondo corpo esterno 7 vengono interamente e naturalmente immessi in detto condotto esterno 4, da cui poi vengono convogliati in detta caldaia 1, come verrà' meglio spiegato piu’ avanti (Fig. 5).
Con riferimento alla fig. 5 e alle figure 6A e 6B, la superficie del primo corpo interno 6 presenta una pluralità di prime aperture 10, che sono distribuite, in modo regolare, su tutta la superficie laterale cilindrica di detto corpo, mentre detto secondo corpo esterno 7 presenta una pluralità di seconde aperture 11 che sono analoghe alle prime aperture 10, ma che a differenza di queste sono disposte solo su una porzione laterale 12 del relativo corpo esterno 7.
Si realizza quindi un bruciatore in cui l'aria, mescolata al gas iniettato dagli ugelli 5, viene immessa all'interno del primo corpo 6 e da qui passa attraver dette prime aperture 9; nella successiva intercapedine tra detti due corpi si forma un campo di pre-miscelazione che esalta in modo rimarchevole la miscelazione del gas con l'aria, e tale miscela viene a sua volta espulsa dalle seconde aperture il sulla superficie del secondo corpo esterno 7, su cui brucia.
Dato l'elevato rendimento grazie alla completa premiscelazione, e' stato osservato che normalmente non e necessario distribuire tutte le seconde aperture 11 sull'intera superficie del secondo corpo 7, ma e sufficiente disporre dette aperture solo su una porzione limitata 12 di questo.
Piu' esattamente, se si sviluppa su un piano la superficie laterale cilindrica del corpo esterno 7, come mostrato nella fig. 6B, detta porzione 12, in cui sono distribuite dette seconde aperture 11, definisce un rettangolo o un quadrato.
Inoltre risulta vantaggioso che detta porzione 12 sia rivolta direttamente verso la direzione di convogliamento del gas combusto verso detta caldaia 1, ed a tale scopo detto assieme composto dai due corpi 6 e 7 viene applicato con il suo asse "X" disposto ortogonale all'asse "Y" del senso di convogliamento dei fumi combusti in detto condotto esterno 4 (figg. 1, 1A).
Risulta in questo caso particolarmente vantaggioso che tutta detta porzione forata 12 sia in qualche modo diretta verso detto senso di convogliamento "Y" dei gas combusti, ed a tale scopo una forma perfezionata di realizzazione consiste nel formare detto secondo corpo esterno 7 in modo che la sezione di detta delimitata porzione 12 su un piano ortogonale all'asse X di detto corpo esterno 7 si sviluppi per un angolo non maggiore di 180° (Fig. 4).
Vantaggiosamente detta delimitata porzione 12 e’ disposta ed orientata su detto secondo corpo esterno 7 in modo da essere completamente o prevalentemente affacciata verso il volume interno di detto condotto esterno 4, cosi' che la combustione della miscela avviene direttamente sul lato iniziale del percorso di convogliamento del gas verso detta caldaia 1; tale soluzione infatti favorisce la rapidità' di transito del gas caldo verso la caldaia, migliorando ulteriormente il rendimento energetico finale.
La realizzazione di detti due corpi interno ed esterno 6 e 7 e' facilmente realizzabile con tecniche e materiali noti; si fa solo un cenno al fatto che, a differenza che nella tecnica nota, in cui le superfici di combustione dei bruciatori e' realizzata da una maglia o rete a maglie metalliche molto fitte, nel presente caso detti due corpi 6 e 7 sono preferibilmente realizzati con una doppia operazione:
eseguire una pluralità di forature, di opportune dimensioni e disposizione, con tecniche abituali su rispettive lastre metalliche, e quindi
- calandrare dette due lastre metalliche in modo da imprimere su queste una opportuno rispettivo diametro.
Dal punto di vista industriale tale lavorazione risulta notevolmente semplice, rapida e soprattutto economica; essa può' presentare tuttavia un limite tecnologico, causato dal fatto che le operazioni di calandratura non possono essere eseguite per diametri inferiori ad una certa misura.
E' stato infatti trovato che la dimensione ottimale per il diametro del primo corpo interno 6, per superare il limite tecnologico del procedimento di calandratura, e' superiore a 40 m m.
Peraltro si e' anche constatato che, nonostante detto vincolo, sì possono realizzare coppie di corpi internoesterno aventi rispettivi diametri che, seppure delimitati nelle dimensioni minime, sono ancora in grado di produrre una emissione termica sufficientemente ridotta per soddisfare 1 requisiti delle caldaie piu' ridotte, mentre, opportunamente alimentati con adeguate miscele con opportune portate, e grazie al loro elevato rendimento, sono anche in grado di fornire emissione termiche sufficienti per le caldaie per forni che richiedono le maggiori potenze.
In sostanza si ottiene un unico tipo di bruciatore che unisce delle eccellenti doti di flessibilità di impiego, - perche' e' utilizzabile per un campo molto esteso di potenze erogabili,
- ed e' producibile con tecniche produttive altamente industrializzate ed in se' assolutamente semplici, sicure e particolarmente economiche,
- una ridotta dimensione complessiva, fattore sempre ricercato e prezioso in ogni tipo di elettrodomestico, - comunque un elevato rendimento energetico per tutti i tipi di impiego, grazie alla capacita' di premiscelare in modo ottimale il gas con l'aria ben prima di arrivare al campo di combustione.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1) Forno di cottura di alimenti, particolarmente per collettività , dotato di un generatore di vapore con: - una caldaia (1), - un bruciatore a gas (2), - mezzi (3) per la generazione di un flusso d'aria forzata passante per detto bruciatore, - un condotto esterno (4) a detto bruciatore, ed atto a convogliare i gas combusti prodotti da detto bruciatore attraverso detta caldaia, e - dispositivi per l'iniezione (5) di gas in detto bruciatore, caratterizzato dal fatto che detto bruciatore a gas (2) comprende : - un assieme composto da un primo corpo interno (6) di forma preferibilmente cilindrica, e da un secondo corpo esterno (7), che contiene detto primo corpo interno (6), tra detto primo corpo interno e detto secondo corpo esterno essendo creato un campo di pre-miscelazione (8).
- 2) Forno di cottura di alimenti secondo la riv. 1 caratterizzato dal fatto che detto secondo corpo esterno (7) e' almeno parzialmente in collegamento diretto con detto condotto esterno (4).
- 3) Forno di cottura di alimenti secondo la riv. caratterizzato dal fatto che la superficie esterna di detta primo corpo interno (6) presenta una pluralità di prime aperture (10), distribuite sostanzialmente sull'intera detta superficie esterna, e che detto secondo corpo esterno presenta una pluralità di rispettive seconde aperture (11).
- 4) Forno di cottura di alimenti secondo la riv. 3, caratteriz zato dal fatto che - dette seconde aperture (11) sono distribuite su una sola e delimitata porzione (12) della superficie esterna di detto secondo corpo esterno (7), - e che detto condotto esterno (4) e' in collegamento dirette con dette seconde aperture (11).
- 5) Forno dì cottura di alimenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto assieme e' orientato in modo che dette seconde aperture (11) sono disposte sulla superficie di detto secondo corpo esterno in modo da orientate sostanzialmente verso l'asse di convogliamento (Y) di detto condotto esterno (4).
- 6) Forno dì cottura di alimenti secondo la riv. 4 oppure 5, caratterizzato dal fatto che lo sviluppo su un piano di detta delimitata porzione (12), in cui sono distribuite dette seconde aperture (11), definisce un rettangolo o un quadrato.
- 7) Forno di cottura di alimenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo corpo esterno (7) e' un cilindro, e che la sezione di detta delimitata porzione (12) su un piano ortogonale all'asse (X) di detto cilindro, si sviluppa per un angolo non maggiore di 180°.
- 8) Forno di cottura di alimenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (3) per la generazione di un flusso d'aria forzata, e detti dispositivi (5) per l'iniezione di gas in detto bruciatore, sono realizzati in modo da immettere rispettivamente aria forzata e gas all'interno di detto primo corpo interno (6).
- 9) Forno di cottura di alimenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il diametro del primo corpo interno (6) e' maggiore di 40 mm.
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