ITMN20070023A1

ITMN20070023A1 - NATURAL DRAFT SOLID FUEL BOILER

Info

Publication number: ITMN20070023A1
Authority: IT
Inventors: Giovanni Jahier
Original assignee: Unical A G S P A
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2008-12-05
Also published as: WO2008148648A1

Description

CALDAIA PER COMBUSTIBILE SOLIDO A TIRAGGIO NATURALE.- BOILER FOR SOLID FUEL WITH NATURAL DRAFT.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il trovato si riferisce ad una caldaia per combustibile solido a tiraggio naturale. -E' noto che le caldaie destinate a conferire calore ad un fluido negli impianti di riscaldamento, molto comunemente costituito da acqua ovvero da olio diatermico o aria, e funzionanti con un combustibile solido che può essere legna, torba ovvero un combustibile granulare, prevedono la presenza di una camera rivestita da una intercapedine di contenimento del fluido da riscaldare e dotata in corrispondenza della base di una griglia atta a supportare il combustibile che riempie la camera, ed a consentire il passaggio dell'aria comburente primaria che entra attraverso una o più luci situate in posizione sottostante la detta griglia. -Succede nelle caldaie note che l'aria comburente incontra una forte resistenza nell'attraversare la massa del combustibile sovrastante la griglia, trovandosi conseguentemente in condizioni di difetto tali da determinare la presenza di una forte quantità di incombusti nei prodotti della combustione all'atto dell'inserimento degli stessi nei condotti di convogliamento al camino di evacuazione. -La conseguenza di ciò è un funzionamento delie caldaie note con rendimento tutt'altro che ottimale. -Compito del presente trovato è quello di realizzare una caldaia per combustibile solido che presenti un forte incremento di rendimento rispetto alle caldaie attualmente presenti sul mercato, e che inoltre renda minimo l'inquinamento atmosferico derivato dalla combustione. -Il compito proposto viene raggiunto da una caldaia per combustibile solido a tiraggio naturale, secondo il trovato, caratterizzata dal fatto di comprendere una camera delimitata in corrispondenza di pareti laterali e cielo da una intercapedine contenente il fluido da riscaldare, detta camera essendo dotata in corrispondenza delia base di una griglia di supporto del combustibile situata in posizione sovrastante almeno una luce di ingresso dell'aria comburente primaria, ed in corrispondenza dei cielo di almeno un condotto di convogliamento dei prodotti della combustione al camino, la detta camera essendo inoltre dotata dì portello dì caricamento del combustibile in corrispondenza di una zona magazzino immediatamente sovrastante la griglia comprendente mezzi atti a determinare la presenza del combustibile in una porzione di spazio ben delimitata così da determinare la formazione di almeno un passaggio libero in aderenza ad una parete laterale, e comprendente inoltre in corrispondenza della sommità almeno una luce di ingresso dell'aria comburente secondaria. -Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalia descrizione di alcune forme di realizzazione preferite ma non esclusive de! trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui: The invention relates to a natural draft boiler for solid fuel. - It is known that boilers intended to give heat to a fluid in heating systems, very commonly consisting of water or diathermic oil or air, and operating with a solid fuel which can be wood, peat or a granular fuel, provide for the presence of a chamber lined with a cavity for containing the fluid to be heated and equipped at the base with a grid suitable to support the fuel that fills the chamber, and to allow the passage of primary combustion air that enters through one or more ports located in a position below the said grid. -It happens in known boilers that the combustion air encounters a strong resistance in passing through the mass of the fuel above the grate, consequently finding itself in defect conditions such as to determine the presence of a large quantity of unburnt products in the combustion products at the time of '' insertion of the same in the conveyance ducts to the evacuation chimney. -The consequence of this is an operation of known boilers with far from optimal performance. -The task of the present invention is to provide a boiler for solid fuel which has a strong increase in efficiency with respect to the boilers currently available on the market, and which also minimizes atmospheric pollution deriving from combustion. -The proposed aim is achieved by a natural draft boiler for solid fuel, according to the invention, characterized in that it comprises a chamber delimited at the side walls and the top by a cavity containing the fluid to be heated, said chamber being equipped at of the base of a fuel support grid located above at least one primary combustion air inlet port, and in correspondence with the top of at least one duct for conveying the combustion products to the chimney, said chamber being also equipped with a hatch for loading the fuel in correspondence with a storage area immediately above the grate comprising means suitable for determining the presence of the fuel in a well-defined portion of space so as to determine the formation of at least one free passage adhering to a side wall, and further comprising at the the top of at least one secondary combustion air inlet port. Further features and advantages will become more apparent from the description of some preferred but not exclusive embodiments of the invention. found, illustrated by way of non-limiting indication in the accompanying drawings in which:

- la figura 1 rappresenta una vista di fianco del trovato; Figure 1 is a side view of the invention;

- la figura 2 rappresenta la sezione del trovato con il piano II-II di figura 1; Figure 2 represents the section of the invention with the plane II-II of Figure 1;

- la figura 3 rappresenta in scala ingrandita la sezione con il piano III-III di figura 2; - figure 3 represents on an enlarged scale the section with the plane III-III of figure 2;

- la figura 4 rappresenta ancora una sezione come in figura 2, caricata con legna diversa; - figure 4 still shows a section as in figure 2, loaded with different wood;

- le figure 5, 6, 7, 8, 9 rappresentano sezioni del trovato del tipo di figura 3 secondo varianti; figures 5, 6, 7, 8, 9 show sections of the invention of the type of figure 3 according to variants;

- le figure 10, 11, 12 rappresentano sezioni del trovato del tipo dì figura 2 secondo varianti. -Con riferimento alle suddette figure 1,2, 3, è indicata globalmente con 1 la caldaia comprendente la camera 2 delimitata in corrispondenza di pareti laterali e cielo da una intercapedine 3 contenente il fluido da riscaldare, e dotata in corrispondenza della base della griglia 4 di supporto del combustibile formato da pezzi di legna 5 situata in posizione sovrastante la luce 6 di ingresso dell'aria comburente primaria: condotti di convogliamento come 7 dei prodotti della combustione al camino sono situati in corrispondenza del cielo della camera 2.-La detta camera 2 è dotata di portello 8 di caricamento del combustibile 5 in corrispondenza di una zona magazzino inferiore immediatamente sovrastante la griglia 4, delimitata da quattro pareti laterali piane e comprendente mezzi costituiti da barre di contenimento come 9 atti a delimitare la presenza del combustibile 5 nella porzione di spazio centrale, così da determinare la formazione di quattro passaggi liberi 10 in aderenza alle quattro pareti laterali. -In corrispondenza della sommità della zona magazzino inferiore della camera 2 è presente la luce 6a di ingresso dell'aria comburente secondaria, e sono presenti anche mezzi atti al rimescolamento delle correnti fluide fuoruscenti dalla detta zona magazzino, come meglio si dirà nella descrizione del funzionamento. -Detti mezzi comprendono la piastra 11 che presenta la superficie rivolta verso la zona magazzino piatta, ed è dotata di foro centrale Ila sovrastato dal tegolo deviatore 12, entrambi realizzati in materiale refratta rio. -Sono infine indicati con 13a, 13b, 13c tratti di materiale refrattario posti a rivestimento delle pareti laterali della camera 2.-II funzionamento del trovato è evidente. -L'aria comburente primaria, entrata dalla luce 6, attraversa la griglia 4 ed attiva la combustione del letto di brace presente sulla griglia stessa per poi dividersi in due correnti. -Mentre una prima corrente, che risulta minoritaria per via delle forti perdite di carico incontrate, attraversa tutta la massa di combustibile 5 fuoruscendo dalla stessa ancora ricca di incombusti che devono completare la combustione, la seconda corrente viene convogliata dai passaggi liberi 10 e lambisce la detta massa di combustibile sortendo un'azione positiva sotto molteplici aspetti. -Innanzi tutto essa lambisce la parte bassa della massa di combustibile attivando la combustione della stessa, e successivamente lambisce la parte aita della detta massa essiccandola in modo da prepararla alla combustione che l'attende; da ultimo essa si mescola con la prima corrente ed, essendo ancora ricca di ossigeno, concorre al completamento della combustione delle sostanze incombuste presenti nella corrente stessa. -Il rimescolamento delle due correnti e deH'aria comburente secondaria che, entrata attraverso la luce 6a, bilancia la proporzione tra le correnti stesse esercitando una sorta di regolazione che porta ad ottimizzare la combustione, viene ovviamente favorito dal convogliamento di tutto il flusso esercitato dal foro Ila contro il tegolo 12 prima dell'accesso ai condotti di convogliamento al camino come 7.-Occorre dire che il rimescolamento delle due correnti sopra descritte e deH'aria secondaria potrebbe avvenire anche in assenza di particolari mezzi sovrastanti la zona magazzino, ed occorre dire anche che ovviamente i detti mezzi, ove presenti, potranno assumere le conformazioni più svariate, come si dirà più oltre. -Nella figura 4 è ancora mostrata in sezione la forma di realizzazione del trovato descritta nelle figure precedenti, semplicemente caricata di legna 14 tagliata in forma di parallelepipedi. -Le figure 5, 6, 7 mostrano la sezione di tre varianti del trovato che, per tutto quanto non rappresentato, ripetono identicamente quanto detto con riferimento alle figure 1,2, 3.-Nella variante di figura 5 le barre come 9 delimitano una porzione di spazio di contenimento della legna 15 adiacente una delle pareti laterali della zona magazzino, determinandosi in tal modo la presenza di tre passaggi liberi 16; nella variante di figura 6 le barre 9 delimitano una porzione di contenimento della legna 17 adiacente due pareti, così da determinare la presenza di due passaggi liberi 18, ed infine nella variante di figura 7 la porzione di contenimento della legna 19 è delimitata dalle barre 9 adiacente tre pareti, ed in tal modo si crea un solo passaggio libero 20.-Le figure 8 e 9 mostrano varianti dei mezzi presenti in corrispondenza della zona magazzino de! combustibile atti a determinare la presenza del combustibile stesso in una porzione di spazio ben delimitata: così nella variante di figura 8 i detti mezzi comprendono porzioni di lamiera forata 21, e nella variante di figura 9 le pareti laterali della zona magazzino presentano rigonfiamenti come 22 aventi forma e dimensioni tali da non consentirne l'occupazione da parte del combustibile.-Come si è detto in precedenza, i mezzi di rimescolamento delle correnti fluide fuoruscenti dalla zona magazzino potranno assumere, ove presenti, conformazioni diverse, come ad esempio la piastra 23 con foro centrale 23a dotata di protuberanze come 23b che attivano i moti vorticosi delle correnti e la trasmissione del calore alla piastra, visibile nella variante di figura 10, ovvero i deflettori come 24 mostrati nella variante di figura 11, ovvero infine il diaframma 25 dotato delta luce a pareti convergenti 25a, visibile nella variante di figura 12; tutte queste varianti ripetono per il resto identicamente quanto descritto con riferimento alle figure 1, 2, 3.-Una ulteriore variante dei detti mezzi di rimescolamento, non rappresentata nelle figure, potrebbe essere costituita da un diaframma dotato di una luce a pareti convergenti-dìvergenti.-II trovato descritto è suscettibile di numerose altre modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; così ad esempio potrà essere presente un portello di accensione situato presso la base della zona magazzino, atto all'introduzione di legna fine in corrispondenza della griglia. -Nella pratica realizzazione del trovato tutti i particolari potranno essere sostituiti con altri elementi tecnicamente equivalenti. figures 10, 11, 12 show sections of the invention of the type of figure 2 according to variants. -With reference to the aforementioned figures 1, 2, 3, 1 generally indicates the boiler comprising the chamber 2 delimited at the side walls and the top by a cavity 3 containing the fluid to be heated, and equipped at the base of the grid 4 support of the fuel formed by pieces of wood 5 located above the inlet port 6 of the primary combustion air: conveyance ducts such as 7 of the combustion products to the chimney are located in correspondence with the ceiling of the chamber 2.-The said chamber 2 is equipped with a hatch 8 for loading the fuel 5 in correspondence with a lower storage area immediately above the grate 4, delimited by four flat side walls and comprising means constituted by containment bars such as 9 suitable for delimiting the presence of the fuel 5 in the portion of central space, so as to determine the formation of four free passages 10 adhering to the four or side walls. -In correspondence with the top of the lower storage area of chamber 2 there is the port 6a for the inlet of the secondary combustion air, and there are also means suitable for mixing the fluid streams coming out of said storage area, as will be better explained in the description of the operation . Said means comprise the plate 11 which has the surface facing the flat storage area, and is provided with a central hole 11a surmounted by the deflector plate 12, both made of refractory material. -Finally, 13a, 13b, 13c indicate sections of refractory material placed to cover the side walls of chamber 2. -The operation of the invention is evident. -The primary combustion air, entered by the light 6, passes through the grate 4 and activates the combustion of the embers bed present on the grate itself and then divides into two streams. -While a first current, which is minority due to the high load losses encountered, crosses the entire mass of fuel 5 and flows out of it still rich in unburnt materials that must complete combustion, the second current is conveyed by the free passages 10 and laps the said mass of fuel resulting in a positive action under many aspects. -First of all it touches the lower part of the mass of fuel, activating the combustion of the same, and subsequently touches the higher part of the said mass, drying it so as to prepare it for the combustion that awaits it; finally it mixes with the first stream and, being still rich in oxygen, contributes to the completion of the combustion of the unburnt substances present in the stream itself. -The mixing of the two streams and of the secondary combustion air which, entering through the port 6a, balances the proportion between the streams themselves by exercising a sort of regulation that leads to optimizing combustion, is obviously favored by the conveyance of all the flow exerted by the hole 11a against the tile 12 before accessing the conveying ducts to the chimney as 7.-It must be said that the mixing of the two streams described above and of the secondary air could take place even in the absence of particular means above the storage area, and it is necessary also say that obviously said means, where present, can assume the most varied conformations, as will be explained further on. -In figure 4 the embodiment of the invention described in the previous figures is again shown in section, simply loaded with wood 14 cut in the form of parallelepipeds. -Figures 5, 6, 7 show the section of three variants of the invention which, for everything not shown, repeat identically what has been said with reference to figures 1,2, 3. -In the variant of figure 5 the bars as 9 delimit a portion of space for containing the wood 15 adjacent to one of the side walls of the storage area, thus determining the presence of three free passages 16; in the variant of figure 6 the bars 9 delimit a portion for containing the wood 17 adjacent to two walls, so as to determine the presence of two free passages 18, and finally in the variant of figure 7 the portion for containing the wood 19 is delimited by the bars 9 adjacent three walls, and in this way a single free passage 20 is created. Figures 8 and 9 show variants of the means present in correspondence with the storage area of the fuel suitable for determining the presence of the fuel itself in a well-defined portion of space: thus in the variant of figure 8 the said means comprise portions of perforated sheet 21, and in the variant of figure 9 the side walls of the storage area have bulges such as 22 having shape and dimensions such as not to allow their occupation by the fuel. central hole 23a equipped with protuberances such as 23b which activate the swirling motions of the currents and the transmission of heat to the plate, visible in the variant of figure 10, or the deflectors as 24 shown in the variant of figure 11, or finally the diaphragm 25 equipped with delta light with converging walls 25a, visible in the variant of figure 12; all these variants otherwise repeat identically what is described with reference to Figures 1, 2, 3.-A further variant of said mixing means, not shown in the figures, could be constituted by a diaphragm equipped with an opening with converging-converging walls The described invention is susceptible of numerous other modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; thus, for example, there may be an ignition door located at the base of the storage area, suitable for introducing fine wood in correspondence with the grill. -In the practical embodiment of the invention, all the details can be replaced with other technically equivalent elements.

Claims

between m but equipped with a light with converging walls, -15) Boiler according to one or more of claims. above, characterized in that it is equipped with means suitable for mixing the fluid streams flowing out of the storage area, comprising a diaphragm equipped with a port with converging-diverging walls. -16) Boiler according to one or more of claims. previous, characterized by the presence of an ignition hatch.