ITPD20080324A1 - Apparecchio bruciatore a gas con pre-miscelazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un apparecchio bruciatore a gas con premiscelazione avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale n. 1.

Nel settore tecnico specifico, à ̈ noto realizzare bruciatori a gas di tipo premiscelato, ad esempio per caldaie a condensazione, la cui testa di combustione à ̈ destinata ad essere alloggiata in una camera di combustione nella quale la miscela aria-gas à ̈ alimentata attraverso la mandata di un gruppo ventilatore. Un esempio di un siffatto apparecchio bruciatore à ̈ noto dalla domanda di brevetto italiano n. PD2007A000413, in cui vi à ̈ descritto un bruciatore collegato ad una portella o altro simile elemento di chiusura della camera di combustione, e nel quale sono coassialmente montati un gruppo ventilatore ed una testa di combustione conformata a calotta. In una tale applicazione, la miscela aria-gas che viene bruciata sulla superficie della testa di combustione del bruciatore à ̈ formata in una pluralità di condotti di miscelazione aperti all’esterno del bruciatore per aspirare aria ed attraverso i quali l’aria, una volta miscelata al gas à ̈ diretta alla sezione di aspirazione del ventilatore. Ciascuno di tali condotti generalmente lavora in depressione, con il ventilatore posto a valle ed ha una conformazione a condotto Venturi, vale a dire formato da un tratto convergente contiguo ad un tratto divergente, fra i quali resta definita una sezione minima del Venturi, in tale sezione generandosi una riduzione del segnale di pressione (depressione). Questo segnale viene tipicamente utilizzato per aspirare dalla valvola il gas combustibile che viene poi iniettato nel condotto miscelatore per miscelarsi poi con l’aria richiamata anch’essa dalla depressione.

Il segnale di pressione generato nella sezione minima del Venturi à ̈ inoltre funzione di vari parametri. Ad esempio, se si aumenta il numero di giri del ventilatore, a parità di geometria, viene aspirata una maggior portata di aria con una velocità maggiore attraverso la sezione minima e quindi di conseguenza una maggiore depressione generata. Inoltre, qualora cambino le perdite di carico a valle del ventilatore il segnale di conseguenza cambia. Ad esempio se le perdite di carico aumentano il segnale diminuisce e per poterlo mantenere ai livelli precedenti all’aumento delle perdite di carico si à ̈ normalmente costretti ad utilizzare un altro condotto Venturi con sezione minima inferiore. Ciò tuttavia si traduce in un aumento di costi perché richiede la produzione e la gestione di pezzi aggiuntivi nel bruciatore. Tale problematica à ̈ particolarmente sentita in quelle applicazione in cui l’intervallo di modulazione della potenza termica richiesta impone la sostituzione di tali componenti per una corretta regolazione del bruciatore.

Il problema alla base della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un apparecchio bruciatore strutturalmente e funzionalmente concepito così da consentire il superamento dei limiti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo problema à ̈ risolto dall'invenzione mediante un apparecchio 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 preferito esempio di attuazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica in parziale sezione di un apparecchio bruciatore realizzato in accordo con la presente invenzione,

- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica di un particolare del bruciatore di figura 1,

- la figura 2A Ã ̈ una vista schematica di un ulteriore particolare di figura 1,

- le figure 3 e 4 sono viste prospettiche ed in parziale sezione di un particolare delle figure precedenti in distinte fasi di montaggio, - la figure 5 e 6 sono viste in alzato frontale di un particolare di figura 4 in due distinte forme realizzative,

- la figura 7 Ã ̈ una ulteriore vista in alzato frontale di una ulteriore variante realizzativa del particolare delle figure 5 e 6.

Con riferimento alle figure citate, con 1 Ã ̈ complessivamente indicato un apparecchio bruciatore a gas con premiscelazione realizzato in accordo con la presente invenzione.

Il bruciatore comprende una testa di combustione 2 avente preferibilmente una conformazione a calotta la cui base à ̈ opportunamente vincolata ad una portella 3 costituente elemento di chiusura di una camera di combustione, non rappresentata, associata al bruciatore.

Sulla portella à ̈ ulteriormente supportato girevolmente un gruppo ventilatore 4 la cui girante 5, di tipo centrifugo, à ̈ coassiale con la testa di combustione. Con X à ̈ indicato l’asse di rotazione della girante, la quale à ̈ azionata da un motore elettrico 6.

A ridosso della testa di combustione 2, ed internamente ad essa, à ̈ previsto un elemento distributore, contrassegnato con 7, anch’esso sostanzialmente conformato a calotta e predisposto con aperture passanti di distribuzione della miscela aria-gas sulla testa di combustione.

Tra l’elemento distributore 7 e la girante 5 ad esso affacciata, rimane definito, nel corpo del bruciatore, uno spazio o volume interno, globalmente indicato con 8, nel quale vengono convogliate, in modo separato e distinto, la miscela in arrivo dalla sezione di mandata 9 del ventilatore e diretta al distributore 7 nonché il flusso della miscela aria-gas diretto alla sezione di aspirazione 10 del ventilatore. Una tale struttura di bruciatore à ̈ descritta in dettaglio nella domanda di brevetto italiano più sopra citata, depositata al n. PD2007A000413, che qui si richiama per qualsiasi particolare non espressamente indicato nel seguito.

Più in particolare, à ̈ prevista una prima pluralità di condotti convogliatori, indicati con 11, atti a convogliare la miscela combustibile aria-gas sulla testa di combustione 2 alimentata attraverso la mandata 9 del ventilatore, ed una seconda pluralità di condotti convogliatori 12, idonei a convogliare il flusso di aria e/o di gas, prelevato dall’esterno del corpo di bruciatore, in direzione della sezione di aspirazione 10 del ventilatore. Detta sezione di aspirazione à ̈ disposta dallo stesso lato della testa 2 e risulta in comunicazione con una prima camera 13 definita nello spazio di volume 8, che resta compreso fra la testa 2 e la girante 5. Inoltre, le pluralità di condotti 11 e 12 sono scelti di estensione e conformazione tali per cui il flusso della miscela aria-gas alla mandata del ventilatore incrocia il flusso di aria e/o gas diretto alla sezione di aspirazione, come illustrato schematicamente nella figura 2, in cui i flussi anzidetti sono convogliati separati e distinti fra loro dai rispettivi condotti 11 e 12.

I condotti 11 della corrispondente pluralità sono estesi in corrispondenza della sezione di mandata 9 del ventilatore, oltre il diametro esterno della girante 5, per collegare tale sezione di mandata con una seconda camera 14 di distribuzione della miscela, anch’essa definita nello spazio 8 compreso tra il distributore 7 e la girante, nonché separata dalla camera 13 mediante una parete 15.

I condotti 11 sono distribuiti circonferenzialmente, a valle della sezione di mandata 9, con prescelto passo angolare, in particolare con passo angolare regolare. Ciascuno di detti condotti 11 presenta altresì, rispetto alla direzione del flusso, una apertura di ingresso 11a della miscela (erogata dalla mandata del ventilatore) in cui il flusso ha una prevalente componente radiale, ed una apertura di uscita 11b, alla contrapposta estremità, in cui il flusso ha una prevalente componente assiale. A valle dell’apertura di uscita, la camera 14 ha conformazione tale da deviare ulteriormente il flusso al fine di convogliare il medesimo lungo il distributore 7, per investire efficacemente la testa di combustione 2.

La seconda pluralità di condotti convogliatori 12 à ̈ concepita per generare una pre-miscelazione dell’aria, prelevata all’esterno, con il gas iniettato nel condotto e convogliare in tal modo un flusso aria-gas premiscelato alla sezione di aspirazione 10 del ventilatore.

I condotti 12 sono disposti in posizione alternata ai condotti 11, in modo tale che nella zona di incrocio dei flussi, indicata con M in figura 2, ciascun condotto 12 sia interposto fra una coppia di condotti 11 fra loro adiacenti.

Ciascun condotto 12 à ̈ aperto all’esterno del bruciatore, in corrispondenza di sezione di ingresso 12a del condotto attraverso la quale à ̈ aspirato un flusso di aria ed à ̈ esteso sino ad una contrapposta sezione di uscita 12b posta in comunicazione con la sezione di aspirazione 10 del ventilatore. Uno solo dei condotti 12 verrà descritto in dettaglio nel seguito in ragione della loro identità strutturale.

Ciascun condotto 12 à ̈ provvisto di mezzi di miscelazione i quali comprendono una parte del condotto stesso conformata come condotto Venturi, vale a dire comprendente un tratto 16a convergente prolungato in un tratto contiguo divergente 16b, tra detti tratti rimanendo definita una sezione ristretta (minima) del Venturi, indicata con 16c. In corrispondenza di tale sezione minima 16c à ̈ introdotto un flusso di gas nel condotto Venturi, richiamato dalla depressione indotta nella sezione minima. Con 17 à ̈ indicato il condotto esteso da una valvola 18, solo schematicamente rappresentata, atto a convogliare il gas combustibile nel corrispondente condotto 12, in corrispondenza di tale sezione minima 16c. In figura 2A à ̈ rappresentata una vista puramente schematica della configurazione prescelta relativa al condotto Venturi.

Ciascun condotto 12 à ̈ inoltre formato a seguito dell’accoppiamento di una prima ed una seconda parte di bruciatore, fra loro distinte, lungo un profilo superficiale di accoppiamento, la prima parte, globalmente indicata con A, essendo definita nella struttura di base della portella 3, estesa assialmente a monte della girante, la seconda parte, globalmente indicata con B, essendo collocata a valle della girante e nella quale à ̈ individuata la parete 15 nella zona di mandata del bruciatore. Tra le parti A e B di bruciatore à ̈ interposto un elemento di guarnizione, indicato con 20, di tenuta, avente la principale funzione di prevenire trafilamenti di gas e/o di aria relativamente tra i condotti 11 e 12.

L’elemento di guarnizione 20 presenta convenientemente una forma anulare piana a ridotto spessore trasversale, come chiaramente mostrato in figura 4. Secondo una principale caratteristica del trovato, tale elemento di guarnizione à ̈ posizionato in corrispondenza delle rispettive sezioni ristrette 16c dei condotti 12 (sezione minima del condotto Venturi). Inoltre l’elemento di guarnizione 20 à ̈ provvisto, nella sua fascia anulare, di una pluralità di aperture passanti, tutte indicate con 21, le quali definiscono la sezione ristretta del corrispondente condotto Venturi in almeno parte della pluralità dei condotti 12, una volta che le parti A e B di bruciatore sono accoppiate lungo il loro profilo di accoppiamento, con l’interposizione della guarnizione 20.

Con riferimento alla figura 5, le aperture passanti 21 sono disposte circonferenzialmente con passo angolare regolare lungo la fascia anulare della guarnizione 20. Esse presentano in sezione una forma sostanzialmente a goccia. Associata in posizione adiacente ad ogni apertura 21 à ̈ prevista una corrispondente apertura passante 22 avente forma della sezione trasversale allungata in una prevalente direzione, come mostrato chiaramente in figura 5. Tali aperture 22 definiscono le sezioni di passaggio del flusso di gas, per ciascuno dei condotti 17, in corrispondenza della sezione ristretta del venturi, ove avviene l’iniezione del gas combustibile nel flusso di aria convogliato dai condotti 12.

In maggior dettaglio, a monte della guarnizione 20, ciascun condotto 17 à ̈ in comunicazione con un canale 17a corrente anularmente nella parte A di bruciatore, concentricamente all’asse X, il quale ha la funzione di distribuire e convogliare il gas in arrivo dalla valvola in ciascuno dei condotti 17. Il canale 17a à ̈ congiuntamente definito dalla parte A di bruciatore e dalla guarnizione 20 ad essa contigua.

Nell’elemento di guarnizione 20 à ̈ altresì definita una ulteriore pluralità di aperture passanti, tutte contrassegnate con 23, le quali delimitano la sezione trasversale di passaggio del flusso della miscela aria-gas alimentata dalla mandata 9 del ventilatore e diretta al distributore 7 della testa di combustione. In altri termini tali aperture 23 definiscono la sezione trasversale di ciascuno dei condotti 11, in corrispondenza della guarnizione 20. e sono posizionate lungo il profilo circonferenziale della guarnizione, in allineamento alle aperture 21 con prescelto passo angolare regolare. Nella configurazione preferita di figura 5, à ̈ previsto che le aperture 23 siano provviste in modo alternato alle aperture 21, lungo un comune profilo circolare concentrico all’asse X, così che ciascuna apertura 23 sia interposta fra una coppia di aperture 21 fra loro adiacenti, come chiaramente illustrato in figura 5.

In accordo con una principale caratteristica del trovato, l’elemento di guarnizione 20 à ̈ concepito per essere intercambiabile con almeno un secondo elemento di guarnizione, indicato con 20’ (rappresentato nelle figure 4 e 6), il quale à ̈ provvisto di una pluralità di aperture passanti 21’, aventi la funzione delle corrispondenti aperture 21 della guarnizione 20, l’ampiezza complessiva delle sezioni trasversali di tali aperture 21’ essendo distinta (maggiore o minore) della ampiezza complessiva delle sezioni trasversali relative alle aperture 21’. In questo modo, intercambiando la guarnizione 20 con la guarnizione 20’ à ̈ possibile variare la sezione complessiva relativa al flusso di aria aspirato al bruciatore, per regolare di conseguenza il bruciatore in funzione della potenza termica richiesta e/o delle perdite di carico esistenti nei condotti di alimentazione della miscela aria-gas.

E’inteso che il trovato consente la predisposizione di una pluralità di elementi di guarnizione con numero e forma delle aperture 21 opportunamente prescelti in funzione delle esigenze di regolazione e degli intervalli di potenze richieste per il funzionamento del bruciatore. Nel seguito si farà riferimento esclusivamente ad un secondo elemento di guarnizione intercambiabile, essendo comunque possibile prevedere una pluralità di guarnizione fra loro intercambiabili.

In una prima forma di attuazione preferita à ̈ previsto che nella guarnizione 20 e 20’ ci siano lo stesso numero di aperture 21, 21’ e 23, 23’ e che in ciascuna di tali guarnizioni sia riflesso un posizionamento alternato, come sopra descritto ed illustrato nelle rispettive figure 5 e 6. Le aperture 21 sono inoltre uguali fra loro , così come le aperture 21’, 23 e 23’.

Il secondo elemento di guarnizione 20’ si differenzia dalla guarnizione 20 per il fatto di prevedere aperture 21’ aventi ciascuna una sezione trasversale di ampiezza maggiore dell’ampiezza di ciascuna corrispondente apertura 21 della guarnizione 20.

In una variante della guarnizione 20’, globalmente indicata con 20’’, può essere invece previsto che il numero di aperture 21’’ sia diverso dal numero delle aperture 21’, pur avendo le aperture 21’ e 21’’ la medesima sezione trasversale. In figura 7, che illustra tale variante, à ̈ chiaramente mostrato come siano previste solo sei aperture 21’’ a differenza della guarnizione 20’ che prevede nove corrispondenti aperture 21’. Ne deriva che, a parità di sezione trasversale delle aperture 21’ e 21’’, la sezione complessiva varia nell’intercambiare la guarnizione 20’ con la guarnizione 20’’.

Altre varianti realizzative sono ovviamente possibili, tutte comunque dirette a prevedere configurazioni distinte di aperture calibrate di passaggio dell’aria in aspirazione, nella sezione ristretta del Venturi, per ciascuna delle guarnizioni previste e fra loro intercambiabili, in modo tale da generare il segnale desiderato di pressione ed al fine di pilotare la valvola gas. Vantaggiosamente, in questo modo, si può assicurare una ampia modulazione, in funzione della potenza termica richiesta, per ciascun intervallo di potenze, semplicemente intercambiando l’elemento di guarnizione, senza ulteriori componenti aggiuntivi e senza alcuna modifica delle altre parti strutturali del bruciatore sia dal lato della portella che dal lato della mandata. Ne deriva quindi una gestione semplificata e facilitata dell’apparecchio bruciatore, anche in presenza di ampi intervalli di modulazione richiesti per la potenza termica dell’apparecchio. E’ altresì possibile prevedere, se ritenuto opportuno, una parzializzazione delle sezioni di passaggio del gas nei condotti 17, attraverso una diversa predisposizione (per numero e ampiezza della sezione) delle aperture 22 in ciascuno degli elementi di guarnizione eventualmente previsti e fra loro intercambiabili.

L’invenzione risolve così il problema proposto conseguendo i vantaggi enunciati più sopra in relazione alle soluzioni note.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio bruciatore a gas a pre-miscelazione comprendente mezzi di miscelazione per miscelare una miscela aria-gas destinata ad essere convogliata alla sezione di aspirazione di un gruppo ventilatore, la cui mandata à ̈ convogliata ad una testa di combustione del bruciatore, detti mezzi di miscelazione comprendendo una pluralità di condotti ciascuno dei quali recando una parte conformata a condotto Venturi con rispettivi tratti contigui convergente-divergente, rispetto alla direzione di flusso, e con una sezione ristretta di condotto definita tra il tratto convergente ed il tratto divergente, in ciascun tratto convergente essendo convogliato un flusso di aria destinato ad essere miscelato con un flusso di gas iniettato nel condotto in corrispondenza di detta sezione ristretta, la miscela aria-gas essendo convogliata attraverso il tratto divergente del condotto alla sezione di aspirazione del gruppo ventilatore, ciascun condotto di detta pluralità essendo definito dall’accoppiamento di almeno una prima ed una seconda parte di bruciatore, fra loro distinte, lungo un profilo di reciproco accoppiamento, su ciascuna di dette parti di bruciatore essendo ricavate corrispondenti e distinte porzioni di ciascuno di detti condotti, almeno un primo elemento di guarnizione di tenuta essendo previsto tra dette parti di bruciatore lungo il profilo di accoppiamento, per prevenire trafilamenti di gas e/o di aria relativamente a detti condotti, caratterizzato dal fatto che detto almeno primo elemento di guarnizione à ̈ interposto tra dette parti di bruciatore in corrispondenza della sezione ristretta di ciascuno dei condotti Venturi di detta pluralità di condotti, - dal fatto che detto almeno primo elemento di guarnizione presenta rispettive aperture passanti definenti la sezione ristretta del corrispondente condotto Venturi in almeno parte della pluralità di condotti, a seguito dell’accoppiamento di dette parti di bruciatore lungo detto profilo di accoppiamento, - e dal fatto che detto almeno primo elemento di guarnizione à ̈ intercambiabile con almeno un secondo elemento di guarnizione recante corrispondenti aperture passanti la cui ampiezza complessiva delle relative sezioni trasversali à ̈ distinta dalla ampiezza complessiva delle sezioni trasversali relative alle corrispondenti aperture del primo elemento di guarnizione, così da variare la sezione complessiva definita dalla pluralità delle aperture di detti condotti, intercambiando detto almeno primo elemento con detto almeno secondo elemento di guarnizione e regolare di conseguenza il bruciatore in funzione della potenza termica richiesta e/o delle perdite di carico esistenti nei condotti di alimentazione della miscela aria-gas al bruciatore.
2. 2. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 1, in cui detti almeno primo e secondo elemento di guarnizione, fra loro intercambiabili, presentano forma anulare e dette aperture passanti provviste in ciascun corrispondente elemento di guarnizione sono disposte circonferenzialmente nonché angolarmente distanziate fra loro.
3. 3. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le aperture provviste nel primo elemento di guarnizione presentano tutte una medesima e prefissata ampiezza della sezione trasversale e le aperture provviste nel secondo elemento di guarnizione presentano tutte una medesima prefissata ampiezza della sezione, distinta da quella prevista nel primo elemento di guarnizione.
4. 4. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 3, in cui le aperture sul primo elemento di guarnizione sono previste in numero uguale a quello delle aperture del secondo elemento di guarnizione.
5. 5. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna apertura del primo elemento presenta ampiezza della sezione trasversale uguale a quella della sezione di ciascuna apertura del secondo elemento di guarnizione e il numero complessivo di aperture del primo elemento à ̈ diverso dal numero complessivo di aperture del secondo elemento di guarnizione.
6. 6. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le aperture provviste rispettivamente sul primo e sul secondo elemento di guarnizione sono regolarmente distanziate fra loro con prefissato passo angolare.
7. 7. Apparecchio bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui attraverso dette aperture del corrispondente elemento di guarnizione à ̈ previsto il passaggio del flusso dell’aria aspirata all’interno del bruciatore, corrispondenti seconde e distinte aperture essendo previste su detti elementi di guarnizione, le quali definiscono la sezione di passaggio del flusso di gas iniettato nella sezione ristretta di ciascun condotto Venturi.
8. 8. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 7, in cui, per ciascun elemento di guarnizione, Ã ̈ prevista una apertura di passaggio gas in posizione adiacente ad una corrispondente apertura di passaggio aria di aspirazione.
9. 9. Apparecchio bruciatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui, su ciascuno di detti elementi di guarnizione à ̈ prevista una pluralità di terze aperture passanti definenti la sezione di passaggio, in corrispondenza del profilo di accoppiamento di dette parti di bruciatore, di rispettivi condotti atti a convogliare rispettivi flussi di miscela aria-gas alimentati dalla mandata del gruppo ventilatore in direzione della testa del bruciatore.
10. 10. Apparecchio bruciatore secondo la rivendicazione 9, in cui dette terze aperture sono circonferenzialmente disposte in ciascuno di detti elementi di guarnizione, alternate alle aperture di passaggio dell’aria di aspirazione.