DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Gruppo riscaldatore a combustibile gassoso"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un gruppo riscaldatore suscettibile di essere utilizzato, ad esempio, per scaldare componenti meccanici di varie forme e dimensioni, per riscaldare pezzi metallici isolati di varie forme e dimensioni e in particolare per riscaldare cilindri metallici cavi in cui scorre un materiale (ad esempio materiale plastico, gomma, alluminio, vetro o metalli vari) destinato ad essere portato ad una temperatura stabilita, quale una temperatura di fusione, anche piuttosto elevata (ad esempio dell'ordine *di 1500°C). ;Al momento attuale per applicazioni di questa natura vengono utilizzati in modo pressoché esclusivo gruppi riscaldatori di tipo elettrico. ;quale sorgente energetica, un combustibile gassoso quale metano, GPL, gas di città ecc. risulta tuttavia particolarmente attraente, sia per quanto riguarda gli aspetti di risparmio energetico, sia per quanto riguarda la possibilità di conseguire un risparmio in termini di costi di manutenzione, anche in relazione al costo di eventuali pezzi di ricambio. ;Questi vantaggi devono però unirsi a modalità di funzionamento ottimali ed alla possibilità di realizzare impianti con elevato livello di sicurezza. ;La presente invenzione si prefigge lo scopo di realizzare un gruppo riscaldatore a combustibile gassoso in grado di rispondere in modo ottimale alle esigenze sopra espresse. ;Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un gruppo riscaldatore avente le caratteristiche richiamate in modo specifico nelle rivendicazioni che seguono. ;La soluzione secondo l'invenzione consente di garantire condizioni di funzionamento ottimale, in particolare per quanto riguarda le seguenti prestazioni: ;- raggiungimento della temperatura voluta ‘in tempi brevi, ;- mantenimento della temperatura con ottima precisione, ;- buona uniformità di temperatura sulla superficie interessata dall'azione di riscaldamento, ;- possibilità di interfacciamento con un sistema di controllo ed allarme di tipo sofisticato. ;La soluzione secondo l'invenzione consente altresì di garantire un livello di sicurezza elevato, soprattutto in virtù dei seguenti fattori: ;- la fiamma non è mai a contatto con il cilindro di riscaldamento e con l'ambiente esterno, ;- non si può mai verificare il distacco della fiamma, ;- in caso di malfuzionamento della combustione, dell'alimentazione del gas o dell’aria, è possibile predisporre organi di sicurezza che spengono automaticamente il bruciatore e interrompono il flusso di combustibile, e ;- in caso di perdita di combustibile gassóso dall'impianto, è possibile predisporre un sistema di rivelazione delle fughe che interrompe automaticamente il flusso del combustibile, spegnendo di conseguenza il bruciatore. ;Il risparmio in termini di assorbimento energetico, a parità di prestazioni, può essere valutato in un ammontare leggermente superiore al 60%, con corrispondenti risparmi conseguibili in termini di ore di manutenzione e di costo dei pezzi di ricambio eventualmente richiesti. ;L’invenzione verrà ora illustrata, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, nei quali: ;- la figura 1 è una vista in sezione verticale mediana di un gruppo di riscaldamento combustibile gassoso secondo l'invenzione, e ;- la figura 2 è una sezione secondo la linea II-II della figura 1. ;L’esempio di attuazione illustrato nei disegni si riferisce ad un gruppo riscaldatore 1 destinato ad esplicare la sua funzione di riscaldamento su un volume riscaldato V presentante una generale forma cilindrica. ;In particolare, all’interno del volume V si può trovare un cilindro metallico cavo P (all’atto piratico un tratto di tubazione) in cui scorre un materiale che deve essere portato ad una temperatura stabilita. Per fissare le idee (ma si ricorda ancora una volta che questo è soltanto un esempio) il materiale in questione può essere un materiale plaetico, gomma, alluminio, vetro, metalli vari, destinato, sempre ad esempio, ad essere portato ad una temperatura di fusione, anche di ordine piuttosto elevato (ad esempio 1500°C). ;Il volume V può presentare un diametro compreso, ad esempio, fra 150 e 200 min ed il gruppo 1 può presentare una lunghezza, apprezzabile soprattutto nella vista della figura 1, dell'ordine di 350-400 mm . ;Quest'ultimo dato fa agevolmente capire come più gruppi del tipo del gruppo 1 illustrato nei disegni possano essere disposti in cascata così da agire su volumi di riscaldamento adiacenti. I gruppi in questione agiscono così come rispettive fasce riscaldanti suscettibili di agire, ad esempio, su tratti successivi di un cilindro metallico cavo P fungente da condotto. In questo modo è possibile, fra l'altro, creare zone di riscaldamento suscettibili di essere mantenute a livelli di temperatura selettivamente controllati, anche diversi fra loro. ;E' comunque evidente che la configurazione cilindrica del volume di riscaldamento V qui illustrato ha carattere puramente esemplificativo, dal momento che la soluzione secondo l'invenzione si presta in generale a svolgere la sua azione riscàldante su volumi presentanti una conformazione, e in particolare un profilo di sezione, ampiamente diversificata. ;Così come meglio si può vedere nella vista in sezione della figura 2, il corpo del gruppo 1 è costituito da due camicie 2, 3 (tubolari e concentriche nell’esempio di attuazione illustrato, dove il volume V è di forma cilindrica), comunque disposte in posizioni rispettivamente interna, rivolta verso il volume V (camicia 2) ed esterna (camicia 3) così da definire congiuntamente un'intercapedine 4 presentante, nell’esempio di attuazione illustrato, una sezione sostanzialmente a corona circolare. ;E’ comunque evidente che, ferma restando la disposizione complessiva delle camicie 2 e 3, le stesse possono assumere conformazioni diverse rispetto a quella qui illustrata, in particolare in funzione delle caratteristiche geometriche del volume di riscaldamento V. ;Di preferenza, le camicie 2 e 3 non sono corpi tubolari unitari, essendo di solito suddivise in parti complementari 2a, 2b, nonché 3a e 3b presentanti conformazioni complessivamente a tegolo. ;Questa soluzione realizzativa, peraltro non imperativa ai .fini dell’attuazione dell'invenzione, ha il vantaggio di consentire l'apertura delle camicie 2 e 3 in vista dell'accesso al volume di riscaldamento V, in particolare per consentire un facile montaggio e smontaggio del gruppo 1, soprattutto quando lo stesso deve essere collocato ovvero rimosso rispetto alla sua posizione di montaggio intorno al cilindro P. ;Le camicie 2, 3 possono essere realizzate con materiali vari, identici ovvero diversi per le due camicie. La preferenza va naturalmente ai materiali buoni conduttori del calore, quali i materiali metallici come acciaio inox, acciaio od ottone. Soprattutto per la camicia esterna 3 è però possibile pensare all'impiego di materiali diversi, ad esempio materiali ceramici, anche in vista di una possibile funzione termoisolante. ;Il riferimento numerico 5 indica nella vista della figura 2 due elementi di centraggio di forma allungata collocati in corrispondenza dei bordi longitudinali affacciati delle parti 3a e 3b della camicia 3. Gli elementi 5 sono destinati a svolgere un'azione di centraggio fra le due parti della camicia 3, anche per tener conto di possibili variazioni di forma indotte dal riscaldamento durante il funzionamento. Gli elementi 5 possono essere fissati (ad esempio saldati), o eventualmente realizzati di pezzo, con l'una o l'altra delle parti della camicia 3a, 3b. Seppur non esplicitamente illustrato nei disegni, una soluzione analoga o equivalente può essere adottata anche per la camicia 2, di preferenza evitando di dare origine a parti sporgenti all'interno del volume di riscaldamento V e/o all’interno dell'intercapedine 4. ;Il riferimento numerico 6 indica nel complesso un gruppo di combustione costituito essenzialmente da un involucro di materiale metallico (acciaio inox, acciaio, ottone, ad esempio) collocato in posizione genericamente adiacente alle camicie 2 e 3 e comunicante con 1 'intercapedine 4 attraverso un'apertura 7. ;Nell'involucro del gruppo di combustione 6 sono montate le sorgenti di riscaldamento (cosiddette testine), indicate nel complesso con il riferimento numerico 8. ;Nell'esempio di attuazione 'illustrato è previsto che il gruppo di combustione 6 sia dotato di sedici testine 8 disposte in due file affiancate, ciascuna fila comprendendo otto testine. ;Così come si può meglio apprezzare dall'osservazione della figura 1, le file in questione sono ordinate in modo da assicurare una distribuzione sostanzialmente uniforme delle testine secondo lo sviluppo longitudinale del gruppo 1. ;Dall'osservazione della figura 2 si può invece notare che le due file di testine 8 sono collocate in posizioni specularmente simmetriche rispetto ad un virtuale piano diametrale A del complesso delle camicie 2, 3. Nella disposizione di montaggio qui illustrata, il piano A risulta orientato in direzione verticale. E' comunque evidente che la struttura del gruppo 1 secondo l'invenzione consente di variare la collocazione del gruppo di combustione 6, in particolare per collocare il gruppo 6 in qualunque posizione rispetto all’asse longitudinale del cilindro P (dunque del volume di riscaldamento V) senza che ciò alteri in modo sostanziale le condizioni e le caratteristiche di funzionamento del gruppo. ;La peculiarità delle testine 8 appena descritte, suscettibili di essere realizzate, ad esempio, di acciaio inox, acciaio e ottone, è quella di non effettuare una premiscelazione dell'aria e del gas, ma di miscelare il combustibile gassoso e l'aria comburente solo nel punto della fiamma. Ciò garantisce un'ottima miscelazione fra aria e gas ai fini di un’ottimale combustione, consentendo altresì di effettuare un'ampia regolazione fra il valore minimo e massimo di potenza del bruciatore. Ciò evitando il fenomeno noto come “distacco della fiamma" qualunque valore di potenza garantendo cosi, insieme ad altre caratteristiche dell'impianto, una totale sicurezza del sistema. ;Sempre nell'involucro del gruppo di combustione 6 sono posizionati i condotti 9 e 10 per la distribuzione del gas e dell’aria nonché gli elettrodi di accensione (questi ultimi non specificatamente illustrati, ma di tipo noto). ;Le fiamme generate dalle testine 8, dirette verso l'apertura 7, sono destinate a lambire la superficie della camicia interna 2 e, insieme ai fumi caldi, percorrono tutta 1'intercapedine 4 per fuoriuscire (naturalmente solo per quanto riguarda i fumi) da una fessura longitudinale 11 che solca la camicia 3 in corrispondenza di una generatrice della stessa in posizione di solito diametralmente opposta rispetto al gruppo di combustione 6. ;Questa soluzione garantisce il fatto che le fiamme generate dalle testine 8 non entrano mai in contatto diretto con il cilindro P (dunque con il volume di combustione V), né con l'ambiente estérno, essendo sempre e comunque confinate all'interno dell'involucro del gruppo di combustione 6 e, in parte, nell'intercapedine 4. ;Ciò si traduce in primo luogo in una notevole uniformità dell'azione di riscaldamento, grazie anche all'effetto di omogeneizzazione attuato dalla camicia interna 2, e comunque in un livello di sicurezza elevato di funzionamento. ;Il riferimento numerico 12 identifica un gruppo di comando e controllo della combustione, di solito posizionato su una struttura portante mobile adiacente al gruppo 1, e collegato al gruppo 1 stesso tramite tubazioni, di solito flessibili, per il trasporto del gas e dell'aria 13, 14 e tramite cavi di segnale, indicati nel loro complesso con 15, collegati ad una o, di preferenza, più sonde di rivelazione della temperatura poste sul gruppo 1, ed in particolare sui corpi scaldati dello stesso. Una sola di tali sonde, indicata con 16, è stata rappresentata a titolo esemplificativo nella figura 2. ;Il gruppo 12 regola l'alimentazione del gas combustibile e dell'aria comburente verso il gruppo 1 ed è al fine collegato con una linea di erogazione G del combustibile gassoso. ;Il gruppo porta di solito associato un modulo di comando 12a (comprendente di solito un'unità elettronica quale ad esempio un PLC, acronimo di Programmatale Logic Controller). ;Sulla linea di alimentazione del combustibile gassoso vengono poste tutte le apparecchiature di controllo e di sicurezza necessarie (di tipo noto, e che non richiedono di essere descritte in questa sede, anche perché di per sé non intrinsecamente rilevanti alle caratteristiche specifiche dell’invenzione) nonché un regolatore di portata che dosa la quantità di combustibile gassoso in funzione della portata d’aria immessa in modo da mantenere, per il rapporto aria-gas, un valore ottimale. La portata d’aria viene a sua volta controllata da un altro regolatore, tipicamente un regolatore elettronico, in funzione del valore di temperatura rilevato sul cilindro della macchina in modo da assicurare il livello di riscaldamento desiderato. In questo modo si può avere una perfetta modulazione della potenza erogata mantenendo sempre una combustione ottimale. ;Le caratteristiche del sistema di controllo e le caratteristiche costruttive delle testine 8 consentono di ottenere un campo di regolazione della potenza erogata molto ampio, tipicamente tra il '5% e il 100%, particolarità che consente di avere sempre un dosaggio ottimale della potenza erogata con conseguente ottimizzazione dei consumi. ;Come già si è detto, una tipica configurazione di impiego dell'invenzione prevede la disposizione di più gruppi 1 associati a guisa di fasce scaldanti in cascata ad un unico cilindro. Risulta quindi possibile, ad esempio tramite una regolazione indipendente della potenza, e quindi dei fluidi aria e gas alimentate alle varie fasce, ottenere anche livelli di riscaldamento di tipo diverso. Di solito viene previsto un ventilatore per l’aria comburente comune a tutte le fasce. ;In particolare, al gruppo di comando 12 è associato un sistema per la rilevazione delle fughe di gas costituite, per ogni impianto, o per ogni gruppo 1, da un rivelatore a microprocessore per gas con due soglie di intervento suscettibili di comandare un'elettrovalvola posta sulla linea di alimentazione gas, cosi da spegnere automaticamente ‘il bruciatore ed interrompere il flusso di gas in caso di malfunzionamento della combustione, dell'alimentazione del gas o dell'aria. ;La struttura delle testine 8 può essere osservata in maggior dettaglio con riferimento alla pàrte a sinistra in basso della figura 1, dove una delle testine 8 è rappresentata in una vista parzialmente sezionata. ;In sostanza ciascuna testina 8 comprende, nell'esempio di attuazione illustrato, un beccuccio 20 di alimentazione del gas sostanzialmente costituito da un condotto tubolare comunicante alla sua estremità inferiore con la rispettiva linea di alimentazione del gas 9 e presentante alla sua estremità superiore un diffusore a corona circolare 21 provvisto di una pluralità di fori 22 per l'erogazione del gas. ;Intorno ai beccuccio 20, in particolare in posizione circondante il diffusore 21, è prevista una struttura di contenimento comprendente un corpo a tazza 23 la cui parete di fondo presenta un foro centrale 24 di passaggio (e di preferenza di accoppiamento a vite) con il beccuccio 20. Tutto ciò in una disposizione tale per cui il diffusore 21 e i fori 22 si affacciano nella cavità interna del còrpo a tazza 23. Questa cavità presenta di preferenza una bocca svasata 25 divaricantesi .nel verso di diffusione e propagazione della fiamma (dunque verso l’alto, nell'esempio di attuazione illustrato). ;La piastra di fondo del corpo a tazza 23 è di preferenza configurata con un codolo esternamente filettato, così da consentirne il montaggio in un corrispondente foro su uno o entrambi gli involucri 9 e 10. Oltre a ciò, in posizione circondante rispetto al beccuccio 20, nella suddetta parete di fondo è provvista una corona di fori 26 destinati a consentire l'afflusso dell’aria a partire dalla linea di alimentazione 10 verso la cavità del corpo a tazza 23. ;Di preferenza i suddetti fori 26 sono realizzati inclinati, dunque sghembi, rispetto all'asse principale comune (verticale nell'esempio di attuazione illustrato) del beccuccio 20 e del corpo a tazza 23. Questa disposizione sghemba è destinata ad impartire all'aria che affluisce dalla linea 10 verso la cavità del corpo 23 un movimento elicoidale, con turbolenza controllata, diretto ad ottimizzare lo svolgimento del processo di combustione. ;Naturalmente, fermo restando il principio dell’invenzione, i particolari di realizzazione e *le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.