ITIS950002A1

ITIS950002A1 - SOLID FUEL FIREPLACE BOILER WITH HIGH PERFORMANCE 5-BODY HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: ITIS950002A1
Application number: IT95IS000002A
Authority: IT
Inventors: Domenico Robbio
Original assignee: Domenico Robbio
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-01-25
Also published as: IT1286377B1; ITIS950002A0

Abstract

Il trovato si colloca nel settore della termotecnica. Esso si propone il pieno sfruttamento del calore della combustione e di quello sensibile dei fumi prodotto da combustibili solidi e nel contempo di evitare il deposito sui corpi dello scambiatore di calore dei loro distillati. Si è voluto ottenere il massimo rendimento ed una minima manutenzione dell'apparecchio. Nella parte superiore la camera di combustione è posto in posizione obliqua da 50 a 75 gradi uno scambiatore di calore a quattro corpi più un quinto posto in posizione verticale all'interno della camera di combustione. Questi sono disposti in modo da ottenere un percorso obbligato e tortuoso per i fumi della combustione costringendoli a cedere calore. Dopo una prima fase di accensione del camino, raggiunta la temperatura di regime, una valvola a farfalla posta all'ingresso della camera fumaria viene posizionata in modo orizzontale costringendo i fumi a fare il percorso già citato. Questi fumi così facendo cedono all'acqua contenuta negli scambiatori il loro calore sensibile. Alette a forma "C" poste tra i corpi dello scambiatore, aumentano il rendimento e imprimono ai fumi un moto vorticoso che impedisce il deposito di distillati della combustione. Le alette sono estraibili per mezzo di una lamiera rimovibile posta all'interno della caldaia per facilitarne la pulizia. Il trovato trova utilizzo negli impianti di riscaldamento.The invention is located in the thermotechnical sector. It proposes the full exploitation of the combustion heat and the sensitive one of the fumes produced by solid fuels and at the same time to avoid the deposit on the bodies of the heat exchanger of their distillates. We wanted to achieve maximum efficiency and minimum maintenance of the appliance. In the upper part the combustion chamber is placed in an oblique position from 50 to 75 degrees a four-body heat exchanger plus a fifth placed in a vertical position inside the combustion chamber. These are arranged so as to obtain an obligatory and tortuous path for the combustion fumes, forcing them to give off heat. After a first phase of ignition of the chimney, once the operating temperature has been reached, a butterfly valve placed at the entrance to the flue chamber is positioned horizontally forcing the fumes to follow the path already mentioned. In this way, these fumes give their sensitive heat to the water contained in the exchangers. "C" shaped fins placed between the bodies of the exchanger increase the efficiency and give the fumes a swirling motion which prevents the storage of combustion distillates. The fins are removable by means of a removable sheet placed inside the boiler to facilitate cleaning. The invention is used in heating systems.

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

di un brevetto d’invenzione industriale of an industrial invention patent

INTRODUZIONE INTRODUCTION

La richiesta di brevetto riguarda una caldaia a combustibili solidi destinata al riscaldamento degli ambienti, la cui caratteristica principale è quella di poter funzionare sia come camino tradizionale che come caldaia-camino senza comportare inconvenienti. Per la grave crisi energetica che ha colpito in questi ultimi anni le nostre popolazioni, oltre alla ricerca di fonti di energia alternative, si è cercato di migliorare sensibilmente il rendimento delle fonti tradizionali come il camino, così è nata questa caldaia-camino. The patent application relates to a solid fuel boiler intended for space heating, the main feature of which is that it can function both as a traditional fireplace and as a boiler-fireplace without causing problems. Due to the serious energy crisis that has hit our populations in recent years, in addition to the search for alternative energy sources, we have tried to significantly improve the performance of traditional sources such as the fireplace, thus this boiler-fireplace was born.

Infatti, si è pensato di abbinare al tradizionale camino, che negli ultimi tempi aveva assunto un ruolo quasi esclusivamente estetico, una caldaia che utilizzando il combustibile impiegato nei camini, legna o carbone, fornisse acqua calda per il riscaldamento degli ambienti e per i servizi sanitari. Questo principio ha portato alla sperimentazione ed alla realizzazione di vari tipi di caldaia-camino, alcuni realizzati a camicia altri con sistemi tubolari. Il sistema che viene proposto, ha cercato di sfruttare con la massima razionalità tutti i principi su cui si basa la trasmissione del calore da un focolare a fiamma libera. In fact, it was decided to combine the traditional fireplace, which in recent times had assumed an almost exclusively aesthetic role, with a boiler that, using the fuel used in the fireplaces, wood or coal, would provide hot water for space heating and sanitary services. . This principle has led to the experimentation and construction of various types of boiler-chimney, some made in a jacket, others with tubular systems. The proposed system has tried to exploit with the utmost rationality all the principles on which the transmission of heat from an open flame fireplace is based.

La doppia funzione (camino tradizionale, caldaia-camino) è possibile tramite una valvola by-pass che permette limmissione diretta dei fumi nella canna fumaria (posizione vellicale), oppure deviarli in un percorso alternativo (posizione orizzontale) formato da una camera di inversione fumi posta in posizione obliqua da 50 a 75 gradi. Nel secondo caso (posizione orizzontale) i fumi facendo un percorso più lungo cedono agli scambiatori gran parte del loro calore sensibile, una parte di questo calore si è cercato di farglielo lasciate già in un primo scambiatore posto allintemo della camera di combustione oltre al calore che direttamente dalla Fiamma libera andrà a riscaldare le pareti laterali e sottostanti la camera combustibile che come gli scambiatori già citati sono a forma di intercapedine piene d’acqua. Nella camera di inversione per un maggior sfrutamento del potere calorifico dei fumi e per altri motivi che spiegheremo avanti, si sono poste delle alette metalliche a forma di "C" tra i vari scambiatori e distanze opportune. The double function (traditional chimney, boiler-chimney) is possible through a by-pass valve that allows the direct emission of the fumes into the flue (vellical position), or divert them into an alternative path (horizontal position) formed by a smoke inversion chamber. placed in an oblique position from 50 to 75 degrees. In the second case (horizontal position) the fumes, making a longer path, yield to the exchangers a large part of their sensible heat, a part of this heat has been tried to be left already in a first exchanger placed inside the combustion chamber in addition to the heat that directly from the free flame it will heat the side walls and underneath the fuel chamber which, like the exchangers already mentioned, are shaped like a cavity filled with water. In the inversion chamber, for a greater exploitation of the calorific value of the fumes and for other reasons that will be explained below, metal fins in the shape of a "C" have been placed between the various exchangers and appropriate distances.

Queste alette hanno due funzioni importantissime, oltre ad aumentare la superficie di scambio termico e quindi il rendimento della caldaia, inoltre servono ad evitare che i distillati della combustione si depositino sulle pareli degli scambiatori riducendo il rendimento. Le alette sono estraibili in modo tale da facilitare e velocizzare le operazioni di manutenzione periodica, pulizia dei residui della combustione e possono essere sostituite ove si renda necessario. Anteriormente alla camera di combustione, è posta uiia porticina in vetro ceramico o temperato, la quale non permette all’aria dell’ambiente di entrare in eccesso a far parte della combustione col risultato di abbassare la temperatura dei fumi e allo stesso tempo il rendimento termico della caldaia stessa. These fins have two very important functions, in addition to increasing the heat exchange surface and therefore the efficiency of the boiler, they also serve to prevent the combustion distillates from settling on the sides of the exchangers, reducing efficiency. The fins are removable in order to facilitate and speed up periodic maintenance operations, cleaning of combustion residues and can be replaced if necessary. In front of the combustion chamber, there is a door in ceramic or tempered glass, which does not allow the ambient air to enter in excess to be part of the combustion with the result of lowering the temperature of the fumes and at the same time the thermal efficiency. of the boiler itself.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Caldaia-camino per riscaldamento dell’acqua alimentata da combustibile solido con scambiatori di calore ad intercapedine per lo sfruttamento del calore della combustione e di quello sensibile dei fumi. Boiler-chimney for water heating powered by solid fuel with cavity heat exchangers to exploit the heat of combustion and the sensible heat of the fumes.

Le caldaie a combustibili solidi che sfruttano anche il calore dei fumi trasmesso all’acqua contenuta negli scambiatori, presentano l'inconveniente che i distillali della combustione trasportati dai fumi, a contatto con le superfici più fredde, nel caso specifico con le pareti degli scambiatori, si depositano su di esse provocando il restringimento dei condotti di deflusso e la riduzione del rendimento termico. Per questo motivo sono necessarie frequenti operazioni di manutenzione che il più delle volte risultano disagevoli. Per ovviare a questi disagi ho studiato una caldaia camino che presenta degli scambiatori opportunamente posizionati e dimensionati con alette interposte tra gli stessi a forma di "C" estraibili. Solid fuel boilers that also exploit the heat of the fumes transmitted to the water contained in the exchangers, have the drawback that the combustion distillals carried by the fumes, in contact with the colder surfaces, in this specific case with the walls of the exchangers, they settle on them causing the narrowing of the outflow ducts and the reduction of the thermal efficiency. For this reason, frequent maintenance operations are necessary, which most of the time are inconvenient. To overcome these inconveniences, I studied a chimney boiler that has suitably positioned and sized exchangers with removable "C"-shaped fins interposed between them.

Queste alette evitano il contatto diretto dei fiumi con le superfici fredde degli scambiatori, cause prime dei depositi di resine, così facendo si è ottenuto maggiore superfìcie di scambio termico e meno possibilità di deposito di residui di combustione con conseguente minore manutenzione e maggiore autonomia funzionale della caldaia. Per quanto riguarda la manutenzione qualora occorre ho posto nella parte inferiore del colpo inversione dei fumi una serranda rimuovibile per la pulizia di eventuali residui e rimozione delle alette. These fins avoid direct contact of the rivers with the cold surfaces of the exchangers, the primary causes of resin deposits, by doing so a greater surface area of heat exchange has been obtained and less possibility of deposition of combustion residues with consequent less maintenance and greater functional autonomy of the water heater. As far as maintenance is concerned, if necessary, I have placed a removable damper in the lower part of the smoke reversal stroke to clean any residues and remove the fins.

La caldaia-camino da me proposta ha Se seguenti caratteristiche: nella parte superiore della camera di combustione presenta quattro pareti a intercapedine (I) dove circola acqua, che costituiscono per i fumi un percorso obbligato (2) verso la cappa di scarico (3), cosicché i suddetti fumi lambendo le quattro pareli, cedono gran parte della loro energia termica all’acqua contenuta nelle stesse, accpia che può essere utilizzata per il riscaldamento. Oltre alle quattro pareti ad intercapedine collocate nella parte superiore della caldaia, è collocata all’interno della camera di combustione una ulteriore parete ad intercapedine (rif. 1 ), inoltre anche le pareti laterali e di fondo sono ad intercapedine, tutte piene d’acqua, per lo sfruttamento del calore diretto della fiamma. Il percorso dei fumi è regolato da una serranda by-pass (4) che a seconda della posizione (orizzontale o verticale) determina il cammino dei fumi, facendo si che essi abbiano Tre inversioni di fumi nella camera di scambio termico prima di immettersi nella canna fumaria (orizzontale) oppure passino direttamente in canna fumaria (verticale). Nonostante ci siano i tre giri di fumi, con la presenza di tre nervature a forma di "C", che favoriscono la combustione dei distillati e ne impediscano la condensazione, la caldaia può funzionare a pieno regime per lunghi periodi di tempo senza alcuna manutenzione e con rendimento elevato. Poiché nella maggior parte dei casi la caldaia viene installata in locali ampi (cucina, soggiorno) essa è dotata di una porticina in vetro in ceramico o temperato, che impedisce al’aria dell’ambiente di entrare in eccesso a far parte della combustione col risultato di abbassare la temperatura dei fumi e quindi il rendimento termico della caldaia stessa. The boiler-chimney proposed by me has the following characteristics: in the upper part of the combustion chamber it has four cavity walls (I) where water circulates, which constitute an obligatory path for the fumes (2) towards the exhaust hood (3) , so that the aforesaid fumes, licking the four parts, release a large part of their thermal energy to the water contained in them, which can be used for heating. In addition to the four cavity walls located in the upper part of the boiler, a further cavity wall is placed inside the combustion chamber (ref. 1), furthermore the side and bottom walls are also cavity walls, all filled with water. , for the exploitation of the direct heat of the flame. The path of the fumes is regulated by a by-pass damper (4) which, depending on the position (horizontal or vertical), determines the path of the fumes, ensuring that they have three reversals of fumes in the heat exchange chamber before entering the flue flue (horizontal) or pass directly into the flue (vertical). Although there are three smoke passes, with the presence of three "C" -shaped ribs, which favor the combustion of distillates and prevent condensation, the boiler can operate at full capacity for long periods of time without any maintenance and with high performance. Since in most cases the boiler is installed in large rooms (kitchen, living room) it is equipped with a ceramic or tempered glass door, which prevents the ambient air from entering in excess to be part of the combustion with the result to lower the flue gas temperature and therefore the thermal efficiency of the boiler itself.

Nella parte inferiore della camera di combustione è praticata una apertura in cui è collocata una griglia su cui poggia il combustibile (7). Al di sotto di questa griglia è sistemato un cassetto raccogli cenere che nella parte centrale-frontale ha una serie di fori per il passaggio dell’aria ambiente (8). Una lastrina di lamiera metallica (9) avente gli stessi fori della piastra frontale e con lo stesso passo, comandata da un pomello (10) serve a regolare l’affusso dell’aria in camera di conbustione. La parte inferiore della camera di inversione dei fumi (2) è chiusa da una lamiera (5) di opportuno spessore e può essere rimossa per le operazioni di manutenzione o la sostituzione delle alette. In the lower part of the combustion chamber there is an opening in which a grate is placed on which the fuel rests (7). Below this grid there is an ash collection drawer which in the central-front part has a series of holes for the passage of ambient air (8). A sheet of metal sheet (9) having the same holes as the front plate and with the same pitch, controlled by a knob (10) serves to regulate the flow of air into the combustion chamber. The lower part of the smoke inversion chamber (2) is closed by a sheet (5) of suitable thickness and can be removed for maintenance operations or the replacement of the fins.

L’invenzione verà ora spiegala con riferimenlo al disegno allegato clic mostra una fonna esemplificativa di esecuzione della caldaia camino o termocamino. I rispettivi numeri indicano: The invention will now be explained with reference to the attached drawing. Click shows an example of the execution of the boiler, fireplace or fireplace stove. The respective numbers indicate:

1) Pareti ad intercapedine 1) Cavity walls

2) Percorso dei fumi 2) Smoke path

3) Canna di scarico 3) Exhaust pipe

4) Serranda di bay-pass 4) Bay-pass damper

5) Lamiera per la pulizia 5) Sheet for cleaning

6) Nervature a forma "C" 6) "C" shaped ribs

7) Griglia su cui poggia il combustibile 7) Grate on which the fuel rests

8) Cassetto raccogli cenere 8) Ash collection drawer

9) Lastrine flusso aria 9) Air flow plates

10) Pomello cassetto /accogli cenere 10) Drawer knob / ash holder

11) Asta movimento serranda bay-pass 11) Bay-pass shutter movement rod

12) Pomello serranda bay-pass 12) Bay-pass damper knob

13) Ingresso acqua in caldaia 13) Water inlet into the boiler

14) Condotto per l’immissione dell'acqua calda nell’impianto di riscaldamento 14) Duct for introducing hot water into the heating system

15) Porticina camera di combustione 15) Combustion chamber door

16) Vetri ceramici o temperati 16) Ceramic or tempered glass

17) Raccordo canna fumaria 17) Flue connection

18) Camera di combustione 18) Combustion chamber

Claims

CLAIMS T - Solid fuel fireplace boiler with rational recovery of the heat produced during combustion and exploitation of the sensible one of the fumes for heating the water that is introduced into the radiator circuit to heat the rooms. 2 - Boiler-chimney as and for the purpose of the previous claims provided with a butterfly by-pass valve for the deviation of the flue gas path operated by an external knob that allows them to assume two characteristic positions, one horizontal and the other vertical. 3 - Boiler-chimney as and for the purpose of the previous claims characterized by the heat exchanger with four smoke passes with interposed interspaces containing the water to be heated. 4 - Boiler-chimney as and for the purpose of the preceding claims characterized by the heat exchanger with interposed removable "C" shaped fins. 5 - Cornea chimney boiler for the purpose of the preceding claims characterized by having a five-body heat exchanger, 4 containing the water to be heated, placed obliquely (from 50 to 75 degrees) above the intercommunicating combustion chamber with two vertical tanks placed laterally to the combustion chamber and a vertical tank placed behind the combustion chamber plus an exchanger placed vertically inside the combustion chamber slightly detached from the rear tank. 6 - Chimney boiler as and for the purpose of the preceding claims characterized by having inside the combustion chamber in the upper part a removable sheet for cleaning or extraction of the fins. 7 - Boiler-chimney as and for the purpose of the previous claims characterized in having a small door in the front part that prevents excessive air entry which would decrease the temperature of the fumes. However, suction is ensured by an existing grid on the front of the ash drawer. 8 - Chimney-boiler as and for the purpose of the previous revisions characterized by the existence on the outside of the hearth floor and on the top of the smoke inversion chamber of the return pipe and the water supply to the heating system.