ITTO990492A1 - Stufa per riscaldamento di ambienti con postcombustione dei fumi - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad una stufa per riscaldamento di ambienti con postcombustione dei fumi.

Le stufe per riscaldamento di ambienti comprendono in genere una camera di combustione in comunicazione con un camino di uscita dei fumi, eventualmente attraverso un convogliatore a labirinto per ridurre la temperatura dei fumi scaricati nell'atmosfera. Per una migliore trasmissione del calore all'ambiente, tali stufe comprendono anche un rivestimento esterno in ceramica e/o materiale refrattario, formante con la camera di combustione un'intercapedine per il passaggio dell'aria ambiente da riscaldare.

Recentemente sono state proposte delle norme nazionali ed internazionali sul controllo della combustione e sull'emissione di fumi degli impianti di riscaldamento, comprese le stufe domestiche. Tali proposte richiedono un notevole abbattimento dei componenti nocivi od inquinanti dispersi nell'atmosfera.

Le stufe note possono essere alimentate con combustibile solido, ad esempio legna, la quale viene disposta su una griglia, che consente la caduta della cenere e l'ingresso dell'aria per la combustione. Tale combustione è però spesso incompleta, e non rispetta le suddette norme. Infatti, l'aria primaria passa attraverso il combustibile ad alta velocità, arrivando al camino con un'elevata percentuale di ossido di carbonio ed altre particelle incombuste e/o particolato, che risultano nocivi ed inquinati.

Sono note delle stufe del tipo suddetto, in cui la camera di combustione ha un'altezza limitata, dell'ordine della larghezza della camera stessa, ed in cui la parete posteriore della camera di combustione è munita di fori atti a convogliare dell'aria al di sopra della griglia di combustione, allo scopo di tenere viva la fiamma. Questi fori non sono però adatti ad alimentare una completa postcombustione dei fumi, per cui i fumi al camino presentano un elevato tenore di ossido di carbonio e di particolato.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare una stufa per riscaldamento di ambienti conforme alle attuali proposte di norme antinquinamento, ed il cui rendimento termico risulti molto elevato, con i fumi scaricati dal camino depurati al massimo dai componenti nocivi od inquinanti.

Secondo l'invenzione, questo scopo viene raggiunto da una stufa per riscaldamento di ambienti con postcombustione dei fumi, la quale comprende una camera di combustione metallica in comunicazione con un camino di uscita dei fumi, ed un rivestimento esterno formante con detta camera di combustione un'intercapedine per il passaggio dell'aria ambiente da riscaldare, detta camera di combustione essendo delimitata inferiormente da un piano di brace ed essendo munita di aperture per l'ingresso di un flusso di aria primaria per la combustione, mezzi essendo previsti per alimentare la combustione con aria secondaria per la combustione al di sopra di dette aperture, ed è caratterizzata dal fatto che detti mezzi comprendono almeno un condotto atto ad immettere detta aria secondaria sul flusso dei fumi uscenti da una zona di combustione primaria di detta camera, ad un'altezza tale rispetto a detto piano di brace da consentire la postcombustione dell'ossido di carbonio e delle particelle incombuste trascinate da detti fumi.

Per una migliore comprensione dell'invenzione viene qui descritta una forma preferita di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è una sezione longitudinale mediana di una stufa per riscaldamento di ambienti con postcombustione dei fumi, secondo l'invenzione;

Figura 2 è una sezione secondo la linea II-II di Figura 1;

Figura 3 è una sezione della camera di combustione della stufa di Figura 1, in scala ingrandita;

Figura 4 è una sezione secondo la linea IV-1V di Figura 3;

Figura 5 è una sezione parziale secondo la linea V-V di Figura 3.

Con riferimento alla Figura 1, con 5 è genericamente indicata una stufa per riscaldamento di ambienti, quali sale di riunioni o appartamenti domestici. La stufa 5 è atta ad essere alimentata con combustibile solido, in particolare legna. Essa comprende una camera di combustione metallica 6, la quale è in comunicazione con un camino 7, ad esempio in acciaio, per l'emissione dei fumi della combustione. In particolare, tra la camera di combustione 6 ed il camino 7 è disposto un convogliatore 8 di fumi, del tipo a labirinto, per ridurre la temperatura dei fumi emessi dal camino 7, sfruttandone il calore per riscaldare l'ambiente.

La stufa 5 comprende inoltre un rivestimento esterno 9, il quale forma, con la camera di combustione 6 e con il convogliatore 8, un'intercapedine 11, attraverso cui passa l'aria ambiente da riscaldare. Il rivestimento 9 comprende una zona centrale formata da mattoni refrattari 13 ricoperti da piastrelle decorative 14 in ceramica. Il rivestimento 9 comprende inoltre un elemento di base 16 in ceramica, il quale è munito di piedi 17 ed è aperto inferiormente per l'ingresso dell'aria ambiente nell'intercapedine 11.

Il rivestimento 9 comprende anche un elemento dì testa 18 pure in ceramica, il quale è chiuso superiormente da un coperchio 19 in ceramica, munito di un foro 21 per il passaggio del camino 7 e di un foro 22 chiuso da una griglia 20 per l'uscita dell'aria ambiente riscaldata. Il camino 7 può anche essere rivestito da un tubo decorativo 23 in ceramica, esteso per tutta o parte l'altezza dell'ambiente.

La camera di combustione 6 ha la forma di un parallelepipedo e comprende una zona di combustione primaria 24 delimitata da una parete di fondo 25, una parete posteriore 26, due pareti laterali 27 ed una parete anteriore 28 (Figura 2). La parete di fondo 25 presenta una sporgenza 30 rispetto alle pareti 26 e 27. La parete 28 è munita di un'apertura inferiore 29 e di un'apertura superiore 31, entrambe di forma rettangolare. Le due aperture 29 e 31 possono avere uguale larghezza, ma normalmente l'apertura superiore 31 presenta un'altezza maggiore dell'apertura inferiore 29.

In corrispondenza del bordo superiore dell'apertura 29, le pareti 26 e 27 della camera 6 portano un telaio 32 avente una sezione ad L. Il telaio 32 è atto ad accogliere amovibilmente una piastra 33, che delimita inferiormente la zona di combustione primaria 24 e superiormente un vano 36. La piastra 33 è atta a sostenere la cosiddetta brace 34 (Figura 1), formata dal combustibile solido in combustione, per cui essa costituisce il piano di brace della stufa 5.

L'apertura inferiore 29 è munita di uno sportello 37 apribile per accedere al vano 36. Lo sportello 37 può essere munito dell'usuale valvola, non indicata nei disegni, per la regolazione manuale del tiraggio della stufa 5. Tale valvola consente l'ingresso nella camera 6 di un flusso d'aria di combustione, in seguito chiamata aria primaria, che attraverso il cinerario 36 e la griglia 33 giunge nella brace 34. L'apertura superiore 31 è munita di un telaio 38, avente una flangia 39 frontale fissata sulla parete 28. Il telaio 38 è atto a dirigere il combustibile verso la parte centrale e posteriore della camera 6 ed è munito di un'altro sportello 41, apribile per consentire il carico del combustibile.

La zona di combustione primaria 24 della camera 6 comprende una porzione inferiore 42 tra la piastra 33 ed il bordo inferiore dell'apertura 31, sostanzialmente predisposta per contenere la brace 34, ed una porzione superiore 43 in corrispondenza dell'apertura 31, sostanzialmente predisposta per contenere il carico della legna. La camera 6 comprende inoltre dei mezzi disposti al di sopra della piastra 33, per immettere altra aria di combustione, che sarà in seguito chiamata aria secondaria.

Secondo l'invenzione, tali mezzi per immettere l'aria secondaria comprendono una coppia di condotti 44 (Figura 3), preferibilmente a sezione circolare. Ciascun condotto 44 è formato da una porzione verticale 46 (Figura 4), disposta lungo un corrispondente spigolo anteriore della zona di combustione primaria 24, e da una porzione orizzontale 47 (Figura 5), disposta superiormente lungo la corrispondente parete laterale 27. Pertanto le due porzioni 47 sono parallele tra loro.

Preferibilmente la camera 6 è formata di fusione in ghisa, e le porzioni verticali 46 dei due condotti 44 sono ricavate in due corrispondenti colonne anteriori 48 (Figure 3 e 4) della camera 6, mentre le due porzioni orizzontali 47 sono ricavate in due corrispondenti rinforzi 49 (Figura 5) delle pareti 27. I condotti 44 possono essere ottenuti di fusione, oppure per alesaggio delle colonne 48 e dei rinforzi 49.

La porzione verticale 46 di ciascun condotto 44 è in comunicazione con un'apertura di immissione di aria 50 (Figure 3 e 4) della parete anteriore 28 della camera 6. La porzione orizzontale 47 di ciascun condotto 44 è invece munita di una serie di ugelli, o fori 51 (Figura 5), diretti verso l'interno della camera 6. In particolare, i fori 51 sono ad asse orizzontale ed a distanza reciproca costante. Vantaggiosamente, il diametro dei condotti 44 può essere compreso tra 16 e 20 mm, mentre il diametro dei fori 51 può essere compreso tra 2 e 3 mm.

La zona di combustione primaria 24 della camera 6 è delimitata superiormente dal piano orizzontale degli assi dei fori 51. Al di sopra della zona di combustione primaria 24, la camera 6 porta di pezzo una zona 53 (Figura 1) chiusa superiormente da una parete 55 munita di un'apertura 55a per l'uscita dei fumi. Nella zona 53, l'aria dei fori 51 favorisce la combustione dell'ossido di carbonio e del particolato, ossia delle particelle incombuste trascinate dai fumi, per cui la zona 53 sarà in seguito chiamata zona di postcombustione.

Ciascuna parete laterale 27 della camera 6 è munita inferiormente di una corrispondente apertura di immisione di aria 54, attraverso il vano 36, per cui le aperture 54 sono separate dall'apertura 50 di immissione di aria dei condotti 44. Ciascuna apertura 54 ha una forma sostanzialmente rettangolare ed estesa per tutta la larghezza della parete stessa 27. Ciascuna parete 27 è inoltre munita di una controparete 56 (Figura 5) in ghisa o in acciaio, la quale è fissata, ad esempio mediante bulloni, su un risalto 60 della superficie esterna della parete 27. La controparete 56 forma con la parete 27 un'intercapedine 57, che copre l'apertura 54, e si estende verso l'alto oltre la mezzeria dell'apertura 31 (ved. anche Figura 1).

In corrispondenza della controparete 56, la parete 27 è munita di almeno due aperture per l'immissione del flusso d'aria primaria nella zona di combustione primaria 24 della camera 6. Tali aperture sono formate da intagli orizzontali 58 disposti a predeterminate altezze rispetto alla piastra 33. Vantaggiosamente, ciascun intaglio 58 ha una larghezza compresa tra 2 e 3 mm.

In particolare, ciascuna parete 27 è munita di quattro intagli 58, di cui quello inferiore è disposto ad un'altezza tale da generare un flusso di aria che lambisce compresa tra la brace 34, mentre l'intaglio 58 superiore è disposto sostanzialmente in corrispondenza del bordo inferiore dell'apertura 31. Gli intagli 58 sono disposti secondo un piano inclinato verso il basso, in modo da ridurre la componente verso l'alto della velocità dei fumi. Vantaggiosamente il piano degli intagli può essere inclinato di un angolo compreso tra 10° e 30°, preferibilmente di circa 20°.

Il convogliatore a labirinto 8 per i fumi ha una forma parallelepipeda e presenta due pareti laterali 61 (Figura 1), due pareti trasversali 62 ed una parete superiore 63. La parete superiore 63 è munita di un'apertura 64 portante un raccordo 66 per il camino 7. Preferibilmente il convogliatore 8 è in acciaio inossidabile e presenta al suo interno due pareti 68 e 69 collegate alle pareti laterali 61 e piegate opportunamente, in modo da assumere un andamento subverticale, atto a convogliare i fumi lungo un percorso a forma di N.

Preferibilmente l'altezza della zona di combustione primaria 24 della camera 6 può essere compresa tra 2 e 2,5 volte ciascun lato della sezione orizzontale della camera 6. Vantaggiosamente, per una stufa 5 atta a contenere un carico di circa 2 kg di legna, ciascun lato della sezione della camera 6 può avere una lunghezza compresa tra 265 e 275 mm. Il vano 36 può allora avere un'altezza compresa tra 60 e 70 mm, e la zona di combustione primaria 24 può avere un'altezza compresa tra 560 e 660 mm.

A sua volta, la zona di postcombustione 53 può avere un'altezza compresa tra 1/4 e 1/3 la somma dell'altezza del vano 36 e dell'altezza della zona di combustione primaria 24. Il convogliatore 8 può invece avere un'altezza compresa tra 2 e 3 volte l'altezza della zona di postcombustione 53. Preferibilmente, per una stufa 5 della capacità di carico sopra indicata, l'altezza della zona di postcombustione 53 può essere compresa tra 160 e 170 min, mentre il convogliatore 8 può avere un'altezza compresa tra 350 e 400 mm, per cui risulta chiaro che la stufa 5 è notevolmente estesa in altezza.

Il funzionamento della stufa 5 è il seguente.

A regime, la legna si dispone sopra la brace 34. L'aria primaria entrante dall'apertura 29 nel vano 36, attraverso le aperture 24, le intercapedini 57 e gli intagli 58, giunge nella zona della combustione primaria 24. L'aria primaria alimenta quindi la combustione della brace 34 e brucia progressivamente la legna sovrastante. I fumi prodotti dalla combustione, contengono in genere una certa quantità di ossido di carbonio ed altre particelle incombuste trascinate dal tiraggio dei fumi stessi.

L'aria secondaria, che entra attraverso l'apertura 50 della parete 28, passa attraverso le porzioni verticali 46 dei condotti 44 preriscaldandosi, ed esce attraverso i fori 51 in corrispondenza dell’estremità superiore della zona di combustione primaria 24 della camera 6. L'aria secondaria alimenta in tal modo la postcombustione dei fumi nella zona di postcombustione 53, riducendo enormemente i componenti nocivi e/o inquinati scaricati nell'atmosfera.

Infine, i fumi uscenti dalla zona di postcombustione 53 passano attraverso il percorso a labirinto del convogliatore 8, riducendo la loro temperatura ed aumentando il rendimento termico della stufa 5. Da misure effettuate, si è constatato che tale rendimento termico supera abbondantemente il 75%.

Lo scambio di calore tra la stufa 5 e l'ambiente è effettuato mediante la circolazione dell'aria ambiente entrante dal basso nell'intercapedine 11 tra il rivestimento esterno 9 e la camera 6 ed il convogliatore 8. Grazie all'estensione in altezza della stufa 5, lo scambio di calore, tra tale aria e le parti metalliche della stufa 5, è molto efficiente e viene in parte immagazzinato nei refrattari e nelle parti in ceramica del rivestimento 9, producendo un riscaldamento dell'ambiente molto confortevole.

Da quanto visto sopra risultano evidenti i vantaggi della stufa dell'invenzione rispetto alle stufe note. Innanzitutto, la combustione del combustibile risulta pressoché completa, aumentando il rendimento termico della stufa e riducendo il costo del riscaldamento. I-noltre, i fumi emessi dal camino 7 risultano pressoché privi di componenti nocivi od inquinati, rientrando nelle proposte di norme nazionali ed internazionali sulla combustione e l'emissione dei fumi.

Si intende che alla stufa descritta possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, la stufa 5 può essere alimentata a carbone vegetale o minerale. Inoltre, nella parte superiore della zona di combustione primaria 24 può essere disposta una griglia per ridurre la velocità dei fumi. La stufa 5 può anche essere attrezzata per un'alimentazione a combustibile fluido, quali gasolio o gas. In tale caso le dimensioni dell'apertura 31 e dello sportello 41 possono essere molto ridotte.

A sua volta la zona di postcombustione 53 può essere formata da una scatola metallica ottenuta separatamente dalla zona di combustione primaria 24 della camera 6. Inoltre, i condotti 44 possono essere formati da uno o più tubi esterni alla camera 6, e/o gli intagli 58 possono essere sostituiti da fori disposti opportunamente. Infine, la piastra 33 di supporto della brace 34 può essere sostituita da due griglie sovrapposte, le cui barre siano verticalmente intercalate, in modo da chiudere normalmente il vano 36 e da consentire il passaggio di cenere nel vano 36, mediante scuotimento di una delle griglie.

Claims (17)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Stufa per riscaldamento di ambienti con postcombustione dei fumi, comprendente una camera di combustione (6) metallica in comunicazione con un camino (7) di uscita dei fumi, ed un rivestimento esterno (9) formante con detta camera di combustione (6) un'intercapedine (II) per il passaggio dell'aria ambiente da riscaldare, detta camera di combustione (6) essendo delimitata inferiormente da un piano di brace (33) ed essendo munita di aperture (58) per l'ingresso di un flusso di aria primaria per la combustione, mezzi (44) essendo previsti per alimentare la combustione con aria secondaria per la combustione al di sopra di dette aperture (33), caratterizzata dal fatto che detti mezzi comprendono almeno un condotto (44) atto ad immettere detta aria secondaria sul flusso dei fumi uscenti da una zona di combustione primaria (24) di detta camera (6), ad un'altezza tale rispetto a detto piano di brace (33) da consentire la postcombustione dell'ossido di carbonio e delle particelle incombuste trascinate da detti fumi.
2. 2. Stufa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi comprendono una coppia di condotti (44), ciascuno avente una porzione orizzontale (47) munita di una serie di fori (51) per l'immissione di detta aria secondaria, dette due porzioni orizzontali (47) essendo parallele tra loro ed essendo disposte in corrispondenza di due spigoli superiori di detta zona di combustione primaria (24).
3. 3. Stufa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti condotti (44) comprende inoltre una porzione verticale (46) disposta lungo un corrispondente spigolo verticale di detta camera di combustione (6), per cui detta aria secondaria viene preriscaldata prima dell'immissione in detto flusso di fumi.
4. 4. Stufa secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che dette porzioni orizzontali (47) presentano una sezione circolare, detti fori (51) avendo un asse sostanzialmente orizzontale per immettere ciascuno un getto di detta aria secondaria attraverso detto flusso di fumi.
5. 5. Stufa secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzata dal fatto che detta camera di combustione (6) comprende una zona di postcombustione (53) di detto flusso di fumi disposta al di sopra di dette porzioni orizzontali (47).
6. 6. Stufa secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta camera di combustione (6) ha una forma sostanzialmente parai1elepipeda, dette porzioni verticali (46) essendo disposte lungo due spigoli anteriori di detta zona di combustione primaria (24), dette porzioni orizzontali (47) essendo disposte in corrispondenza di due spigoli laterali superiori di detta zona di combustione primaria (24).
7. 7. Stufa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta zona di postcombustione (53) è di pezzo con detta zona di combustione primaria (24).
8. 8. Stufa secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzata dal fatto che detta zona di combustione primaria (24) presenta due pareti laterali (27) munite ciascuna di una controparete (56) formante una corrispondente intercapedine (57), detta intercapedine (57) essendo in comunicazione con un'apertura di immissione di aria (54), dette aperture (58) per l'ingresso dell'aria primaria essendo disposte su dette pareti laterali (27).
9. 9. Stufa secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che dette aperture per l'ingresso dell'aria primaria sono formate da intagli orizzontali (58) disposti a predeterminate altezze rispetto a detto piano di brace (33).
10. 10. Stufa secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che ciascuna di dette pareti laterali (27) è munita di almeno due intagli (58) disposti secondo corrispondenti piani inclinati verso il basso di un angolo compreso tra 10° e 30°.
11. 11. Stufa secondo la rivendicazione 10, in cui al di sopra di detto piano di brace (33) detta zona di combustione primaria (24) comprende una prima porzione (42) atta a contenere la brace (34) di detto combustibile solido, ed una seconda porzione (43) atta a contenere il carico di combustibile da bruciare, caratterizzata dal fatto che almeno uno di detti intagli (58) è disposto in corrispondenza di detta prima porzione (42).
12. 12. Stufa secondo una delle rivendicazione da 8 a 11, atta a bruciare combustibile solido o legna, in cui detta camera di combustione (6) comprende una parete anteriore (28) munita di un'apertura (31) per il carico del combustibile, detto piano di brace (33) delimitando un vano (36) sottostante a detta zona di combustione primaria (24), detto vano (36) essendo disposto in corrispondenza di un'altra apertura (29) di detta parete anteriore (28), caratterizzata dal fatto che detta apertura di immissione di aria (54) è disposta su ciascuna parete laterale (27) in corrispondenza di detto vano (36) ed è estesa per tutta la larghezza di detta parete laterale (27).
13. 13. Stufa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto piano di brace (33) è formato da una piastra amovibile.
14. 14. Stufa secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzata dal fatto che detto piano di brace (33) è formato da due griglie amovibili sovrapposte aventi delle barre intercalate verticalmente.
15. 15. Stufa secondo la rivendicazione 9 ed una delle rivendicazioni da 10 a 14, caratterizzata dal fatto che detta camera di combustione (6) è in ghisa, detti condotti (44), detti fori (51) e detti intagli (58) essendo ottenuti in detta ghisa mediante utensili da taglio.
16. 16. Stufa secondo la rivendicazione 6 ed una delle rivendicazioni da 7 a 15, caratterizzata dal fatto che l'altezza di detta zona di combustione primaria (24) è compresa tra 2 e 2,5 volte la lunghezza di ciascun lato della sezione orizzontale di detta camera di combustione (6). 17. Stufa secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che detti condotti hanno un diametro compreso tra 16 e 20 mm, dette fessure (58) avendo una larghezza compresa tra 2 e 3 mm.
17. 17. Stufa secondo la rivendicazione 6 una delle rivendicazioni da 7 a 17, in cui tra detta zona di postcombustione (53) e detto camino (7) è disposto un convogliatore a labirinto (8) per detti fumi, caratterizzata dal fatto che detto convogliatore (8) ha una forma parallelepipeda avente due pareti laterali (61), detto convogliatore (8) essendo munito di due pareti subverticali (68, 69) collegate a dette pareti laterali (61) ed atte a creare un percorso ad N di detti fumi. 19. Stufa secondo le rivendicazioni 11 e 18, caratterizzata dal fatto che detta zona di postcombustione (53) presenta un'altezza compresa tra 1/4 e 1/3 la somma dell'altezza di detto cinerario (36) e dell'altezza di detta zona di combustione primaria (24), detto convogliatore (8) presentando un'altezza compresa tra 2 e 2,5 volte quella di detta zona di postcombustione (53). 20. Stufa secondo la rivendicazione 8 ed una delle rivendicazioni da 9 a 19, caratterizzata dal fatto che detta coppia di condotti /44) è in comiinicazionwe con un'apertura di immissione di aria (50) separata dalle aperture di immissione di aria di dette intercapedini (57) . 21. Stufa per riscaldamento di ambienti con postcombustione dei fumi, sostanzialmente come descritta con riferimento agli annessi disegni.