ITPS20100001A1 - Struttura di iniettore - bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo deila domanda di brevetto per invenzione industriale avente ad oggetto

TITOLO

STRUTTURA DI INIETTORE-BRUCIATORE

PER CALDAIE A LEGNA A FIAMMA ROVESCIATA

RIASSUNTO

Struttura di iniettore -bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata, comprendente demento cilindriforme (15) chiuso da testata superiore (16) attraverso la quale sono praticati una pluralità di lori (J 7) descriventi almeno un anello a rispettivo sviluppo inclinato secondo lo stesso principio per adduzione gas di combustione (6) e flusso primario ( 12) di aria comburente, fascia superiore ( 18) dei mantello interno di detto elemento cilindriforme (15) costituita in materiale refrattario e fascia interiore t i 9) del mantello interno di detto elemento cilindri forme ( 15) pi uri perforata (20) per adduzione flusso secondario ( 13, 14, 21 ) di aria comburente.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Ambito della tecnica

Il combustibile più economico per l'alimentazione di caldaie è la legna e/o i suoi derivati, che permette un risparmio de! 30-50% anche in rapporto alle usuali caldaie a Tra le caldaie a legna»quelle a fiamma rovesciata od inversa trovano fattivo impiego a motivo della notevole autonomia che sono in grado di consentire.

Infatti le caldaie di questo tipo sono caricate dall'alto, con possibilità di immagazzinare notevoli volumi di legna»che stipata entro il magazzino del combustibile risulta alimentata al bruciatore automaticamente per semplice caduta, sfruttando esse una tecnologia che spinge la fiamma verso li basso, consistente nella creazione di una depressione che aspira la fiamma;

a tal fine viene impiegato un motore aspirante sui versante della camera di combustione, aif uscita dei fumi, e/o un motore soffiante posto sui versante del magazzino di alimentazione del combustibile, di modo da creare un flusso primario di aria comburente, spesso integrato da un fu sso secondario di aria comburente con percorso proprio di adduzione al bruciatore.

Il bruciatore è usuai mente costituito, secondo la tecnica nota, da una pietra refrattaria che presenta al centro una feritoia, dalla quale esce la fiamma; le braci appoggiano direttamente su tale pietra, che divide H magazzino superiore del combustibile dalla camera inferiore di combustione,

11 combusti hi le, nella sua discesa verso il basso, per consunzione di quello sottostante de! quale prende consecutivamente il posto, inizia a gassificare, laddove ti parametro della gassificazione e la relativa regolarità sono dettati dalla quantità di arsa comburente apportata nella zona di gassificazione dal flusso primario c dal [<‘>eventuale flusso secondario.

La fiamma si sviluppa nella camera inferiore di combustione, ove son provvisti scambiatori di calore, che si estendono nei condotti di scarico dei fumi, per lo sfruttamento del calore prodotto.

Scopi del trovato

Scopo principale del presente trovato è pertanto, nel quadro sopra fornito, quello di provvedere un nuovo ed innovativo mezzo per migliorare la qualità della fiamma nelle caldaie a fiamma rovesciata od inversa alimentate a legna, al fine di massimizzarne la resa.

Altro scopo del presente trovato è quello di conseguire lo scopo precedente attraverso un dispositivo applicabile in qualsiasi tipo di caldaia, anche non espressamente predisposta.

Ulteriore scopo de! presente trovato è quello dì conseguile gli scopi precedenti atraverso un dispositivo semplice ed efficace, sicuro nel funzionamento e di costo relativamente economico in considerazione dei risultati con esso praticamente raggiunti.

Estrato riassuntivo del concetto di soluzione

Questi ed altri scopi ancora son tutti conseguiti con la struttura di iniettorebruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo Π presente trovato, comprendente elemento cilindri forme (15) chiuso da testata superiore ( 16) attraverso la quale sono praticali una pluralità di tori (17) descriventi almeno un anello a rispettivo sviluppo inclinato secondo lo stesso principio per adduzione gas di combustione (6) e<(>lusso primario ( 12) di aria comburente, fascia superiore (18) dei mantello interno di detto elemento cilindriforme (15) costituita in materiale refrattario e fascia inferiore (19) del mantello interno di detto demento cilindriforme (15) pluriperforata (20) per adduzione flusso secondario (13, 14. 21) di aria comburente.

individuazione dei disegni allegati

Ulteriori caratteristiche e vantaggi delia struttura di iniettore- bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato appariranno magg tornente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di una sua forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, rappresentata a solo titolo esemplificativo e non limitativo nelle numero sei tavole di disegni allegate, nelle quali:

la Figura 1 mostra una schematica sezione verticale dì una caldaia a legna a fiamma rovesciata comprendente la struttura di iniettore-bruciatore secondo il presente trovato:

la Figura 2 mostra una vista prospettica dall'alto della struttura dì iniettorebruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata .secondo il presente trovato;

la Figura 3 mostra una vista prospettica dal basso della struttura di iniettorebruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato;

la Figura 4 mostra una vista in pianta della strutura di in ietto re- bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato:

la Figura 5 mostra una vista in sezione trasversale della struttura dì iniettorebruciatore per caldaie a

La Figura tì mostra una vista in sezione trasversale di un elemento costitutivo della della strutura di iniettore-bruciatore per caldaie a Segna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato.

La Figura 7 mostra una vista in sezione piana di un demento costitutivo della della struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato.

Descrizione statica dell'esempio di realizzazione

Con riferimento a tali figure, ed in particolare alla figura I , con 1 è indicata nel suo complesso una caldaia a legna a fiamma rovesciata, schematicamente illustrata in sezione verticale, comprendente la strutura di in lettore -bruc iatore secondo il presente trovato, indicata nel suo complesso con 2,

La caldaia ! . per quello che quì rileva, è tra l’altro costituita da un magazzino 3 de! combustibile, ovvero della legna, non illustrata, inserita attraverso uno sportello frontale 4 e deposta sul braciere 5. sopra il quale trova collocazione la zona di gassiti c azione 6,

Il piano del braciere 5, nel quale è incastonata la struttura di inietore- bruciatore 2 secondo il presente trovato, divide il magazzino 3 del combustibile dalla sotostante camera di combustione 7. entro la quale sì sviluppa la fiamma 8, sopra una superfìcie dì scambio termico *). ;Dalla camera di combustione 4 si dipartono degli scambiatori di calore IO. attraverso i quali i fumi sono richiamati da due aspiratori 11, che pongono in depressione tutto il complesso. ;L<'>aria richiamata dagli aspiratori I ! è suddivisa nella sua provenienza in un flusso primario, aspirato dall<’>esterno tramite una presa superiore 12, che immete entro il magazzino 3 del combustibile, ed un flusso secondario, aspirato dall'esterno tramite una presa inferiore 13, che immette in un condotto 14, adduceste alla struttura di inietore-bruciatore 2 secondo il presente trovato. ;La struttura di in lettore- bruciatore 2 secondo il presente trovato è costituita da un demento cilmdriforme 15, chiuso da testata superiore 16 (vedere in particolare figura 2), formata da una piastra metallica, realizzata preferibilmente in ghisa, indicata f con stesso riferimento 16. incastonata nel piano del braciere 5, atraverso la quale sono c praticati una pluralità di fori 17 a sezione circolare, descriventi nel loro complesso almeno un anello e conformati a rispettivo sviluppo Inclinato secondo un medesimo principio, di modo che sulle facce contrapposte delia piastra 16 ì fori 17 imboccano e sfociano con sagoma ellitica (vedere in particolare figura 4). ;La lascia superiore 18 de! mantello interno del l'elemento cilindriforme 15 è costituita in materiale refrattario, indicato con stesso riferimento 18. mentre la fascia inferiore 19 del mantello interno cilindriforme 15 presenta una pluralità di fori 20, comunicanti con una camera anulare interna, entro la quale immettono due bocchettoni 21 collegati al condotto 14 della presa d'aria inferiore 13, per le funzioni successivamente megl io il lustrate. ;L'angolo a di inclinazione dei fori 17 della testata 16 è di 45 (quanmtacrtque) gradi nonagesimali rispetto alle parallele superfici di questa, nel preferito esempio di realizzazione descritto (vedere figura 6), ma può fativamente varariare dai 30 (trenta) ai 60 (sessanta) gradi nonagesimali. ;L'angolo β tra le tangenti, nei punti di equidistanza dai fuochi, alle ellissi di imboccatura e sfociatura di due fori 1 ? consecutivi, sulle parallele superflui della testata 16, è di 50 (c inquina) gradi nonagesimali nel preferito esemplo dì realizzazione descritto (vedere figura 7), ma può fativamente varariare dai 20 (venti) ai 60 (sessanta) gradi nonagesimali. per le funzioni che si passano a specificare. ;Descrizione dinamica dell'esempio di realizzazione Avendo così terminato la descrizione statica di un preferito esemplo di realizzazione della strutura di iniettore* bruciato re per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato, come appresso se ne passa infatti ad operare quella dinamica, ovvero II relativo funzionamento:

i gas di combustione, che si genrano nella zona di gassificazione 6 del magazzino 3. poveri di ossigeno e ancora ricchi di carbonio, attraversano te braci poste sul piano del braciere 5 ed entrano quindi nei fori equi-inciinati 17 della piastra Itì della strutura di iniettore-bruciatore 1 secondo il presente trovato, sfociando vorticosamente entro l'elemento cilindriforme 15.

Il vortice così generato viene ivi investito dal flusso d’aria secondaria fuoriuscente tutt’ dai fori 20 della fascia inferiore 19 de! mantello interno dell 'demento cilindriforme 15, omogeneamente combinandosi con esso.

Il flusso d'aria secondaria fuoriuscente dai fori 20 esalta altresì la vortìcosità impressa dai fori inciinti 17 al flusso dei gas di combustione, risultandone al disotto generala una fiamma 8 altamente ed omogeneamente ossigenata, tendente all'azzurro, che fuoriuscendo dalla struttura di iniettore-bruciatore 2 secondo il presente trovato invade la camera di combustione 7.

La struttura di iniettore-bruciatore 2 secondo il presente trovato in tal modo crea nella camera inferiore 7 di COITI busi on e una forte turbolenza ed omogeneità di commistione e miscelazione, alla quale consegue una combustione piu compieta ed efficace.

Alternative di attuazione

Ovvio che in ulteriori alternative torme di attuazione pursesnpre rientranti nel concetto di soluzione sotteso all'esempio di realizzazione sopra illustrato e sotto rivendicato, la struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato può esser materializzata con equivalenti tecnici e meccanici, ovvero corredata di ulteriori accorgimenti integrativi, così come tutte le conformazioni dei relativi costituenti possono esser variate in modo idoneo allo scopo.

Vantaggi del trovato

Come appare evidente dalla descrizione dettagliata che precede di un preferito esempio di attuazione e dall'accenno pure sopra operato ad alcune varianti dì realizzazione, la struttura di inietore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato offre i vantaggi corrispondenti al conseguimento degli scopi prefissi ed altri ancora;

con il vorticoso apporto bilanciato del l'aria comburente primaria daETalto e secondaria di lato, conseguito grazie alla struttura di inietore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato, risulta ottimizzato il pocesso di trasformazione della cellulosa in composti più semplici, caratteristico del processo di combustione a "fiamma rovesciata'’ o "fiamma inversa”, che bruciano nella camera di combustione sottostante con una fiamma del tutto simile a quella del gas metano, massimizzando i rendimenti.

Ambito della protezione invocata

Avendo cosi descrìtto la struttura di in settore- bruciato re per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo il presente trovato con riferimento ad una sua preferita forma di realizzazione, sarà ovvio voler proteggere tutte le possibili forme di esecuzione con varianti di normale attuazione per gii esperti del settore, le quali non vadano a modificare il trovato senza uscire dagli scopi previsti dallo stesso; con ciò si intende, tanto nella descrizione che precede quanto nelle rivendicazioni che seguono, proteggere tutte le torme di attuazione e le varianti che rientrano net concetto di soluzione, nello spirito e negli scopi dei trovato medesimo.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Struttura di in lettore -bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciala, caratterizzata dal fatto di comprendere demento cilindriforme ( 15) chiuso da testata superiore ( 16) attraverso la quale sono praticati una pluralità di fori (17) descriventi almeno un anello a rispetivo sviluppo inclinato secondo lo stesso principio per adduzione gas di combustione (6) e flusso primario ( 12) di aria comburente, fascia superiore (18) dd mantello interno di detto demento cilindriforme (15) costituita in materiale refrattario e fascia inferiore (19) del mantello interno di detto elemento cilindriforme (15) pluriperforata (20) per adduzione flusso secondario ( 13, 14, 21 ) di aria comburente.
2. 2) Struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata come da prima rivendicazione, caratterizzata dal fatto di comprendere: una piastra metallica (16), realizzata preferibilmente ìn ghisa, incastonata nel piano del braciere (5), atraverso la quale sono praticati una pluralità di fori ( 17) a sezione circolare, descriventi nei loro complesso almeno un anello e conformati a rispettivo sviluppo inclinato secondo un medesimo principio, di modo che sulle facce contrapposte della piastra (16) i fori (17) Imboccano e sfociano con sagoma ellittica; un elemento cilindriforme (15) al quale detta piastra (16) funge da testata, il cui mantello interno è suddiviso in due fasce sovrapposte (18. 19); un anello di materiale refrattario (18) costituente la fascia superiore ( 18) del mantello interno di detto elemento cilindriforme (15); un anello ( 19) di fori (20). costituente la fascia inferiore ( 19) del mantello interno di detto elemento cilindriforme ( 15), comunicanti con una camera anulare interna entro la quale Immettono due bocchettoni (21 ) collegati al condotto ( 14) della presa d<’>aria comburente secondaria.
3. 3) Struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata come da seconda rivendicazione, caratterizzala dal fatto che l<'>angolo (a) di inclinazone dei lori ( 17) della testata ( 16) è di 45 (quarantacnquc) gradi nonagesimali rispetto alle parallele superfici di questa.
4. 4) Struttura di iniettore- bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata come da seconda rivendicazione, caratterizzata dal fatto che l<'>angolo (a) dì inclinazone del lori (17) della testata { 16) è compreso tra i 30 (trenta) ed i 60 (sessanta) gradi nonagesimall rispetto alle parallele superfici dì questa. Struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata come da seconda rivendicazione, caratterizzata dal fato che l<’>angolo (J5) tra te tangenti. nei punii di equidistanza dai fuochi, alle ellissi di imboccatura e sfociata ra di due fori (17) consecutivi, sulle parallele superfici della testata (16). è dì 50 (cinquina) gradi nonagesimali. 6) Struttura di inietore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata come da seconda rivendicazione, caraterizzata dal tato che l'angolo (β) tra le tangenti. nei punti di equidistanza dai fuochi, alle ellissi di imboccatura e sfociatura di due fori (17) consecutivi, sulle parallele superfici della testata { Ϊ 6), è compreso tra 120 (vènti) ed i 60 (sessanta) gradi nonagesimali. 7T) Struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo le rivendicazioni precedenti, caraterizzata dal fatto di esser realizzata in qualsiasi materiale idoneo allo scopo. 8) Struttura di iniettore-bruciatore per caldaie a legna a fiamma rovesciata secondo le rivendicazioni precedenti e sostanziai mente come descritto ed illustrato nelle tavole di disegni allegate nonché per gli scopi specificati. LEGENDA DEI NUMERI l ) caldaia nel suo 2 ) struttura di iniettore-bruciatore secondo ri presente trovato nel suo complesso 3 ) magazzino del e 4 ) sportello frontale di alimentazione del 5 ) braciere 6 ) zona di gassificazione 7 > camera di combustione 8 ) fiamma 9 ) superficie di scambio termico 10 } scambiatori di calore ri ) aspiratori 12 ) presa d’aria superiore del flusso d<'>aria primario 13 ) presa d’aria inferiore dei flusso d’aria secondario 14 ) condotto del flusso d<’>aria secondario che adduce all<’>iniettore- bruciatore 15 ) elemento cilindriforme dell' iniettore-bruciatore 16 ) testata superiore dell 'iniettore-bruciatore 17 ) fori inclinati delia testata superiore 18 ) fascia superiore del mantello interno deli "elemento cilindriforme 19 ) fascia inferiore del mantello interno dell' elemento cilindriforme 20 ) fori della fascia inferiore del mantello interno dell’elemento cilindriforme 21 > bocchetoni dell'elemento cilindriforme a) angolo di inclinazone dei fori della testata rispetto alle parallele superfici di questa angolo tra le tangenti nei punti di equidistanza dai fuochi alle ellissi di imboccatura e sfornatura di due fori consecutivi sulle parallele superfici della testata