ITTO20090112A1 - Scambiatore di calore per un dispositivo di processamento di cibo e forno provvisto dello stesso - Google Patents

Description

“SCAMBIATORE DI CALORE PER UN DISPOSITIVO DI PROCESSAMENTO DI CIBO E FORNO PROVVISTO DELLO STESSOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad uno scambiatore di calore di tipo perfezionato per un dispositivo di processamento/cottura di cibo, quale un forno, nonché ad un forno a convezione forzata provvisto di tale scambiatore di calore.

È noto da sia da EP-A-1106933 che da US-A-5915372 un forno a convenzione forzata per la cottura di cibi utilizzante quale fonte riscaldante un bruciatore o altro dispositivo atto a generare un flusso di gas caldi, ed uno scambiatore di calore di tipo tubolare che convoglia i gas caldi attraverso la camera di lavoro del forno, in uso occupata dai cibi da cuocere, intorno ad un ventilatore disposto nella camera di lavoro e poi verso uno scarico.

Il ventilatore fa circolare in modo forzato l’aria presente nella camera di lavoro entro la stessa e intorno a tratti o segmenti di tubazione dello scambiatore di calore tubolare disposti adiacenti al ventilatore stesso, in modo da riscaldare l’aria e cuocere di conseguenza i cibi mantenendo nella camera di lavoro una temperatura per quanto più possibile uniforme.

Pur se soddisfacenti, gli scambiatori di calore descritti ed i relativi forni presentano l’inconveniente di avere nella camera di lavoro un punto molto più caldo degli altri, costituito dalla camera di combustione; inoltre, i gas combusti, circolando intorno al ventilatore, progressivamente si raffreddano; questi due fattori compromettono in parte la possibilità di garantire nella camera di lavoro una elevata uniformità di temperatura. Il portare fuori dalla camera di lavoro la camera di combustione risolve il problema di avere un punto eccessivamente caldo, che à ̈ il più grave, ma comporta elevati ingombri e complicazioni costruttive, oltre a perdita di rendimento.

È uno scopo della presente invenzione quello di superare gli inconvenienti dell’arte nota, fornendo uno scambiatore di calore per un forno a convezione forzata e relativo forno con esso attrezzato presentante ridotti ingombri, alta affidabilità, elevata semplicità costruttiva e che garantisca al contempo una elevata uniformità di temperatura nella camera di lavoro, maggiore di quella attualmente ottenibile.

La presente invenzione à ̈ dunque relativa ad uno scambiatore di calore di tipo perfezionato per un dispositivo di processamento/cottura di cibo, quale un forno, come definito nella rivendicazione 1, nonché ad un forno a convezione forzata provvisto di tale scambiatore di calore, come definito nella rivendicazione 9.

In particolare, lo scambiatore di calore ed il relativo forno secondo il trovato comprendono una camera di combustione in uso associata ad un bruciatore, un ventilatore disposto in uso in una camera di lavoro del forno ed almeno un primo ed un secondo segmento di tubazione per convogliare a tenuta di fluido attraverso la camera di lavoro i gas combusti caldi dalla camera di combustione intorno al ventilatore e poi ad uno scarico.

Secondo la principale caratteristica del trovato, la camera di combustione à ̈ circondata da una intercapedine definita da una camicia montata esternamente intorno alla camera di combustione discosta lateralmente da una parete laterale della stessa; inoltre, il primo segmento di tubazione à ̈ collegato frontalmente, da banda opposta al bruciatore, alla camera di combustione ed à ̈ conformato in modo da compiere un giro completo intorno al ventilatore per tornare verso la camera di combustione ed immettersi lateralmente nella intercapedine attraverso la camicia; il secondo segmento di tubazione à ̈ invece collegato lateralmente alla intercapedine, attraverso la camicia, in posizione adiacente al, ma discosta dal, primo segmento di tubazione, ed à ̈ diretto dalla camicia verso lo scarico, passando adiacente al ventilatore.

In questo modo, buona parte del calore che viene irradiato dalla camera di combustione, anziché riscaldare la camera di lavoro, serve ad effettuare un secondo riscaldamento dei gas combusti, che hanno già fatto un giro completo intorno al ventilatore percorrendo il primo segmento di tubazione e si sono di conseguenza in parte raffreddati; successivamente, i gas caldi, nuovamente riportati a temperatura ottimale, percorrono il secondo segmento di tubazione, disposto adiacente al ventilatore, riscaldando la camera di lavoro. Si ottiene pertanto una elevata uniformità di temperatura nella camera di lavoro, eliminando da una parte il “punto caldo†costituito dalla camera di combustione e compensando, dall’altra parte, l’abbassamento “naturale†della temperatura dei gas combusti che occorre lungo i segmenti di tubazione, il tutto con ingombri contenuti ed elevata semplicità costruttiva.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che viene di seguito fornita di una sua preferita forma di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la Figura 1 illustra schematicamente, in vista assonometrica di tre quarti anteriore, un forno a convezione forzata provvisto di uno scambiatore di calore realizzato secondo il trovato;

- le Figure 2 e 3 illustrano lo scambiatore di calore di figura 1 con parti rimosse per una migliore comprensione; e

- la figura 4 illustra in scala ingrandita una vista assonometrica ed in sezione longitudinale di un dettaglio dello scambiatore di calore di figure da 1 a 3.

Con riferimento alle figure da 1 a 4, à ̈ indicato nel suo complesso con 1 uno scambiatore di calore che equipaggia un forno 2 a convezione forzata, di cui à ̈ illustrata schematicamente ed a tratteggio solo una camera 3 di lavoro, in uso occupata verso il suo fondo posteriore, ovvero da banda apposta ad una porta di accesso nota e non illustrata, dallo scambiatore di calore 1 e, per il resto dello spazio disponibile, da cibo da processare, tipicamente da cuocere, non illustrato per semplicità.

Lo scambiatore di calore 1 comprende una camera di combustione 5 in uso associata ad un bruciatore 6, un ventilatore 7, noto, disposto sul fondo posteriore della camera di lavoro 3, ed almeno un primo segmento 8 ed un secondo segmento 10 di tubazione per convogliare a tenuta di fluido attraverso la camera di lavoro 3 i gas combusti caldi dalla camera di combustione 5 intorno al ventilatore 7 e poi ad uno scarico 11.

È da notare che nel caso non limitativo illustrato il forno 2 à ̈ riscaldato mediante combustibile, che alimenta il bruciatore 6. Quanto si dirà rimane però applicabile anche al caso in cui la camera di combustione 5 sia semplicemente una camera “calda†, ad esempio contenente resistenze elettriche, ed il bruciatore 6 sia sostituito da un ventilatore, che faccia pertanto circolare nei segmenti di tubazione 8 e 10, anziché gas combusti caldi, semplicemente aria calda, riscaldata ad esempio dalle resistenze presenti nella camera 5.

Secondo il trovato, la camera 5 à ̈ circondata da una intercapedine 15 definita da una camicia 16 montata esternamente intorno alla camera 5, discosta lateralmente da una parete laterale 18 della stessa e che pertanto “isola†la camera 5, ed in particolare la sua parete laterale 18, dalla camera di lavoro 3.

Inoltre, il primo segmento di tubazione 8 à ̈ collegato frontalmente, da banda opposta al bruciatore 6, alla camera 5 ed à ̈ conformato in modo da compiere un giro completo intorno al ventilatore 7 (figura 2) per tornare verso la camera 5 ed immettersi lateralmente nella intercapedine 15 attraverso la camicia 16; il secondo segmento di tubazione 10, invece, à ̈ collegato lateralmente alla intercapedine 15, attraverso la camicia 16, in posizione adiacente al, ma discosta dal, segmento di tubazione 8, ed à ̈ diretto dalla camicia 16 verso lo scarico 11, passando adiacente al ventilatore 7.

La camera 5, nella fattispecie non limitativa illustrata camera di combustione, la camicia 16 ed i segmenti di tubazione 8,10 hanno tutti simmetria cilindrica. In particolare, la camera 5, con la sua parete laterale 18, presenta un asse di simmetria A, mentre il ventilatore 7, costituito da un ventilatore radiale di tipo noto, presenta un asse di rotazione B disposto perpendicolare all’asse A della camera 5.

La camicia 16, definita da un mantello cilindrico, à ̈ montata concentrica e radialmente esterna alla camera 5 ed il primo segmento di tubazione 8 si estende dalla camera 5 in direzione assiale, ovvero lungo l’asse A, ripiegandosi poi intorno al ventilatore in modo da confluire nella intercapedine 15, attraverso la camicia 16, in direzione radiale ed in prossimità di una prima estremità 20 assiale della camera 5 e da cui lo stesso si diparte assialmente, come già indicato.

Il secondo segmento di tubazione 10, invece, si diparte dalla intercapedine 15 e verso il ventilatore 7 in direzione radiale attraverso la camicia 16, in prossimità di una seconda estremità 21 assiale della camera 5 opposta alla estremità 20 e provvista di una flangia 22 di attacco per il bruciatore 6.

Il segmento di tubazione 10 si estende almeno in parte parallelo ad un tratto terminale 23 rettilineo del segmento di tubazione 8 e da un medesimo fianco 24 della camicia 16 che riceve il tratto terminale rettilineo 23.

Secondo una preferita forma di attuazione del trovato, sulla parete laterale 18 della camera 5 e, conseguentemente, entro l’intercapedine 15, sono previste una pluralità di alettature 30 (figure 2 e 4) atte a permettere in uso un passaggio turbolento dei gas caldi attraverso l’intercapedine 16 stessa, che, in base a quanto descritto, collega idraulicamente i segmenti di tubazione 8 e 10 tra loro.

Come già visto, i segmenti di tubazione 8 e 10 si inseriscono nella intercapedine 15, attraverso la camicia 16, da un medesimo primo lato 24 della stessa; in conseguenza di ciò, solo in corrispondenza di tale primo lato 24 à ̈ prevista entro l’intercapedine 15 una parete radiale 33 atta a separare a tenuta di fluido i segmenti di tubazione 8,10 tra loro, in modo da dividere l’intercapedine 15 in una prima camera 40 ed in una seconda camera 41 (figura 4), comunicanti idraulicamente tra loro solo in corrispondenza di un secondo lato 44 della camicia 16, opposto al lato 24, ove la parete 33 si interrompe per un tratto circonferenziale di ampiezza prefissata.

Il segmento di tubazione 8 Ã ̈ collegato alla camera 5, frontalmente e da banda opposta alla flangia 22 per il bruciatore 6, attraverso un raccordo conico 45 formate una riduzione di sezione di passaggio per i gas caldi dalla camera 5 verso il segmento di tubazione 8. Esso presenta poi una curva 46 a 90°, un tratto rettilineo 47, una seconda curva 46, un altro tratto rettilineo 47, una terza curva 46 ed infine il tratto terminale rettilineo 23, Esso forma pertanto attorno al ventilatore 7 un anello di forma quadrangolare, circondante il ventilatore 7 su tutti i lati.

Il segmento di tubazione 10, invece, può avere forma più semplice, oppure più complessa, allo scopo di aumentare il più possibile la superficie di scambio a sostanziale parità di ingombri. Con riferimento alla figura 3, secondo una prima forma di realizzazione, illustrata a tratteggio, il segmento di tubazione 10 si avvolge solo parzialmente attorno al ventilatore 7, prima di collegarsi allo scarico 11, mediante due tratti sostanzialmente rettilinei 51 e 52 disposti tra loro a L, paralleli ai tratti corrispondenti ed a loro adiacenti 23 e 47 del segmento di tubazione 8.

Secondo una diversa e preferita forma di attuazione, invece, il segmento di tubazione 10 si avvolge attorno al ventilatore 7, prima di collegarsi allo scarico 11, mediante due tratti sostanzialmente rettilinei 51 e 52 disposti tra loro a L, come nel caso precedente, e poi mediante un successivo tratto ad L 55 formante una inversione 56 di 180° nel segmento di tubazione 10.

In base a quanto descritto, un forno per la cottura di cibi per convezione forzata realizzato secondo il trovato comprende una camera di lavoro 3 per l’alloggiamento dei cibi da cuocere, il ventilatore 7 disposto nella camera di lavoro 3, un bruciatore 6 associato ad una camera di combustione 5 (ovvero un equivalente sistema riscaldante atto a produrre un flusso di gas caldi) disposta nella camera di lavoro 3 ed almeno un primo ed un secondo segmento di tubazione, 8 e 10 per convogliare a tenuta di fluido attraverso la camera di lavoro 3 i gas caldi dalla camera 5 e intorno al ventilatore 7 verso uno scarico 11.

La sua principale caratteristica, consiste nel fatto che la camera 5 di combustione, anche se alloggiata nella camera di lavoro 3, à ̈ da questa separata ed isolata in quanto à ̈ circondata da una intercapedine 15 definita dalla camicia 16 montata esternamente intorno alla camera 5 discosta lateralmente dalla parete laterale 18 della stessa; per sfruttare tale vantaggiosa disposizione, poi, il segmento di tubazione 8 à ̈ collegato frontalmente, da banda opposta al bruciatore 6, alla camera di combustione 5 ed à ̈ conformato in modo da compiere un giro completo intorno al ventilatore 7 per tornare verso la camera 5 ed immettersi lateralmente nella intercapedine 15 attraverso la camicia 16; ed il segmento di tubazione 10 à ̈ collegato lateralmente alla intercapedine 15 in posizione adiacente al, ma discosta dal, segmento 8 ed à ̈ diretto dalla camicia 16 verso lo scarico 11, passando adiacente al ventilatore 7.

In uso, i gas parzialmente raffreddati che percorrono la intercapedine 15 per raggiungere il segmento di tubazione 10 schermano verso la camera di lavoro 3 il calore irradiato dalla parete laterale 18 e al tempo stesso, essendo in moto turbolento grazie alle alettature 30, asportano tale calore, riscaldandosi nuovamente ad una temperatura quasi prossima a quella con cui hanno imboccato il segmento di tubazione 8. La parete laterale della camicia 16 rimane pertanto relativamente “fredda†e non si creano così punti caldi nella camera di lavoro 3. La relativa vicinanza di temperature tra i gas che percorrono il segmento 8 ed il segmento 10 di tubazione permettono inoltre al ventilatore 7 di fare circolare nella camera di lavoro 3 aria avente sostanzialmente la medesima temperatura.

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Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore (1) comprendente una camera di combustione (5) in uso associata ad un bruciatore (6), un ventilatore (7) disposto in uso in una camera di lavoro (3) di un dispositivo di processamento di cibo, quale un forno (2), ed almeno un primo (8) ed un secondo (10) segmento di tubazione per convogliare a tenuta di fluido attraverso la camera di lavoro i gas combusti caldi dalla camera (5) di combustione intorno al ventilatore (7) e poi ad uno scarico (11); caratterizzato dal fatto che la camera di combustione (5) à ̈ circondata da una intercapedine (15) definita da una camicia (16) montata esternamente intorno alla camera di combustione discosta lateralmente da una parete laterale (18) della stessa; e dal fatto che il primo segmento di tubazione (8) à ̈ collegato frontalmente, da banda opposta al bruciatore, alla camera (5) di combustione ed à ̈ conformato in modo da compiere un giro completo intorno al ventilatore (7) per tornare verso la camera di combustione ed immettersi lateralmente nella intercapedine (15) attraverso la camicia; il secondo segmento di tubazione (10) essendo collegato lateralmente alla intercapedine (15), attraverso la camicia, in posizione adiacente al, ma discosta dal, primo segmento di tubazione (8), ed essendo diretto dalla camicia (16) verso lo scarico (11), passando adiacente al ventilatore (7).
2. 2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta camera (5) di combustione, detta camicia (16) e detti segmenti di tubazione (8,10) hanno simmetria cilindrica, la camicia (16) essendo montata concentrica e radialmente esterna alla camera (5) di combustione, il primo segmento di tubazione (8) estendendosi da detta camera di combustione in direzione assiale e ripiegandosi poi intorno a detto ventilatore (7) in modo da confluire in detta intercapedine (15), attraverso la camicia (16), in direzione radiale ed in prossimità di una prima estremità (20) assiale della camera di combustione da cui lo stesso si diparte assialmente.
3. 3. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto secondo segmento di tubazione (10) si diparte da detta intercapedine (15) e verso detto ventilatore (7) in direzione radiale attraverso detta camicia (16), in prossimità di una seconda estremità assiale (21) della camera di combustione opposta alla prima e provvista di una flangia (22) di attacco per un bruciatore; il secondo segmento di tubazione (10) estendendosi almeno in parte parallelo ad un tratto terminale (23) rettilineo di detto primo segmento di tubazione (8) e da un medesimo fianco (24) della camicia ricevente tale tratto terminale rettilineo del primo segmento di tubazione (8).
4. 4. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che su detta parete laterale (18) della camera di combustione ed entro detta intercapedine (15) sono previste una pluralità di alettature (30) atte a permettere un passaggio turbolento di detti gas combusti caldi attraverso la detta intercapedine (15), quest’ultima collegando idraulicamente il primo ed il secondo segmento di tubazione (8,10) tra loro.
5. 5. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo segmento di tubazione (8,10) si inseriscono in detta intercapedine (15), attraverso detta camicia (16), da un medesimo primo lato della stessa (24); solo in corrispondenza di tale primo lato essendo prevista entro l’intercapedine una parete (33) atta a separare a tenuta di fluido detti segmenti di tubazione tra loro, in modo da dividere l’intercapedine in una prima (40) ed in una seconda (41) camera, comunicanti idraulicamente tra loro solo in corrispondenza di un secondo lato (44) della camicia, opposto al primo.
6. 6. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo segmento di tubazione (8) Ã ̈ collegato a detta camera di combustione, frontalmente e da banda opposta a detto bruciatore, attraverso un raccordo (45) formate una riduzione di sezione di passaggio per i gas combusti dalla camera di combustione verso detto primo segmento di tubazione.
7. 7. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo segmento di tubazione (10) si avvolge solo parzialmente attorno a detto ventilatore (7), prima di collegarsi allo scarico, mediante due tratti (51,52) sostanzialmente rettilinei disposti tra loro a L.
8. 8. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto secondo segmento di tubazione (10) si avvolge attorno a detto ventilatore (7), prima di collegarsi allo scarico, mediante due tratti sostanzialmente rettilinei (51,52) disposti tra loro a L ed un successivo tratto ad L (55) formante una inversione di 180° (56) nel secondo segmento di tubazione.
9. 9. Forno (2) per la cottura di cibi per convezione forzata comprendente una camera di lavoro (3) per l’alloggiamento dei cibi da cuocere, un ventilatore (7) disposto nella camera di lavoro, un bruciatore (6) associato ad una camera (5) di combustione disposta nella camera di lavoro ed almeno un primo ed un secondo segmento di tubazione (8,10) per convogliare a tenuta di fluido attraverso la camera di lavoro i gas combusti caldi dalla camera di combustione e intorno al ventilatore verso uno scarico (11); caratterizzato dal fatto che la camera di combustione (5) à ̈ circondata da una intercapedine (15) definita da una camicia (16) montata esternamente intorno alla camera di combustione discosta lateralmente da una parete laterale (18) della stessa; e dal fatto che il primo segmento di tubazione (8) à ̈ collegato frontalmente, da banda opposta al bruciatore, alla camera (5) di combustione ed à ̈ conformato in modo da compiere un giro completo intorno al ventilatore (7) per tornare verso la camera di combustione ed immettersi lateralmente nella intercapedine (15) attraverso la camicia; il secondo segmento di tubazione (10) essendo collegato lateralmente alla intercapedine (15), attraverso la camicia, in posizione adiacente al, ma discosta dal, primo segmento di tubazione (8), ed essendo diretto dalla camicia (16) verso lo scarico, passando adiacente al ventilatore (7).