IT201800010317A1 - Cella di scambio termico - Google Patents

Description

CELLA DI SCAMBIO TERMICO

DESCRIZIONE

Sfondo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una cella di scambio termico.

In particolare, la presente invenzione si riferisce a celle di scambio termico del tipo comprendenti almeno uno scambiatore di calore montato in un rispettivo involucro di contenimento, che trovano un preferito sebbene non esclusivo impiego in apparecchi scalda-acqua, in impianti di riscaldamento o di climatizzazione, destinati sia all’impiego domestico, sia all’impiego in complessi di abitazioni, spazi industriali o spazi commerciali.

Nel seguito della descrizione e nelle successive rivendicazioni, con il termine di: “cella di scambio termico” si intende indicare un’unità, preferibilmente di tipo modulare, comprendente almeno uno scambiatore di calore montato in un rispettivo involucro di contenimento e configurata per attuare uno scambio di calore tra un primo fluido termovettore, circolante all’interno dello scambiatore di calore, ed un secondo fluido termovettore fluente nell’involucro di contenimento esternamente allo scambiatore di calore.

Arte correlata

Come è noto, la funzione di una cella di scambio termico è di trasferire energia termica tra due fluidi nel seguito denominati primo e secondo fluido termovettore.

Ad esempio, nel caso delle comuni caldaie a gas domestiche la funzione della cella di scambio termico è di riscaldare acqua circolante all’interno dello scambiatore di calore montato nella cella mediante gas caldi di combustione generati da un bruciatore.

Le celle di scambio termico del tipo a condensazione sono ad esempio configurate per sfruttare sia il calore che si sviluppa a seguito della combustione, sia il calore latente di condensazione contenuto nei gas di combustione. L’entità del calore latente di condensazione che viene recuperato dipende principalmente dalla temperatura dell’acqua di ritorno dall’impianto di riscaldamento che entra nel lato a più bassa temperatura della cella di scambio termico.

Attualmente, celle di scambio termico particolarmente apprezzate per le loro caratteristiche di elevata efficienza di scambio termico (correlata alla presenza di un’elevata superficie di scambio), compattezza, peso e costo competitivo sono quelle equipaggiate con uno scambiatore di calore conformato a elica alloggiato in un rispettivo involucro di contenimento.

In particolare, tale scambiatore di calore comprende almeno un condotto tubolare avvolto attorno ad un asse dell’elica secondo una pluralità di spire aventi una sezione retta di area determinata in funzione della potenza termica desiderata.

Le spire di tale condotto tubolare presentano una sezione retta appiattita avente forma sostanzialmente ovale o sostanzialmente rettangolare con angoli arrotondati.

Tra le spire consecutive del condotto tubolare avvolto ad elica viene definito un interstizio formante un percorso di fluido per il passaggio del secondo fluido termovettore (ad esempio gas caldi di combustione generati da un bruciatore).

Il condotto tubolare conformato a elica definisce coassialmente e internamente allo scambiatore di calore una zona di alimentazione del secondo fluido termovettore in cui, nelle celle di scambio termico gasliquido per apparati scalda-acqua, viene in genere montato il bruciatore.

Il secondo fluido termovettore tende dunque ad attraversare gli interstizi tra le spire, cedendo in tal modo calore al primo fluido termovettore circolante internamente al condotto.

Come detto, lo scambiatore di calore è alloggiato in un involucro di contenimento, solitamente di conformazione sostanzialmente cilindrica, che è dotato di almeno due aperture predisposte per affacciare estremità libere e opposte dello scambiatore di calore all’impianto idraulico al quale la cella di scambio termico deve essere accoppiata.

In particolare, una prima estremità libera dello scambiatore di calore deve essere accoppiata ad un condotto di ingresso del primo fluido termovettore ed una seconda estremità libera dello scambiatore di calore deve essere accoppiata ad un condotto di uscita del primo fluido termovettore.

Poiché la sezione retta dello scambiatore non ha la stessa forma della sezione retta dei condotti dell’impianto idraulico (che solitamente è circolare), è noto conformare le estremità libere dello scambiatore di calore per conferire loro una sezione retta di forma circolare.

In particolare, è noto deformare plasticamente una porzione terminale delle estremità libere dello scambiatore di calore per conferire a tale porzione di estremità una forma cilindrica in modo tale da potersi interfacciare al condotto dell’impianto idraulico.

Sulle porzioni deformate dello scambiatore di calore vengono montati rispettivi connettori terminali, solitamente in ottone, dotati di tenute idrauliche ad ogiva o di guarnizioni per realizzare accoppiamenti a tenuta di fluido con i condotti dell’impianto idraulico.

Deve inoltre essere garantita una tenuta di fluido dell’involucro di contenimento nei confronti del secondo fluido termovettore, per esempio per evitare che i fumi di combustione e/o la condensa possano propagarsi nell’ambiente nel quale è installata la cella di scambio termico.

In particolare, poiché le estremità libere dello scambiatore di calore attraversano le aperture dell’involucro di contenimento (per poter essere collegate ai condotti dell’impianto idraulico), le estremità libere dello scambiatore di calore devono essere accoppiate a tenuta di fluido all’involucro di contenimento.

A tale scopo, è noto avvolgere ciascuna estremità libera dello scambiatore di calore, in posizione a monte della porzione deformata cilindricamente, con una guarnizione di tenuta.

Tale guarnizione di tenuta, che può essere realizzata in due parti per un più agevole posizionamento intorno alla estremità libera dello scambiatore di calore, viene cinta e compressa da un elemento di copertura di forma sostanzialmente tubolare reso solidale all’involucro di contenimento, in modo tale che l’elemento di copertura tubolare definisca un’apertura per l’involucro di contenimento attraversato dalla estremità libera dello scambiatore di calore.

In particolare, l’elemento di copertura è realizzato in due parti coniugate e sovrapposte che cingono la guarnizione di tenuta e la porzione di scambiatore di calore interessata dalla guarnizione. Le due parti vengono tra di loro unite ed unite all’involucro di contenimento attraverso viti di serraggio.

Alternativamente, al posto della guarnizione di tenuta, è noto interporre, tra l’elemento di copertura e l’estremità libera dello scambiatore di calore, un sigillante polimerico che sigilla a tenuta di fluido l’interstizio tra l’elemento di copertura e lo scambiatore di calore.

Un'altra alternativa nota per evitare trafilamento di fumi e condensa attraverso l’apertura nell’involucro di contenimento prevede di posizionare una o più guarnizioni di tenuta intorno alla porzione deformata cilidricamente delle estremità libere dello scambiatore di calore. Le guarnizioni di tenuta sono poste in battuta su una flangia, solidale all’involucro di contenimento, dalla quale emerge l’estremità libera dello scambiatore. Una ghiera viene quindi calzata sulla porzione cilindrica dell’estremità libera dello scambiatore di calore e serrata (attraverso viti o bulloni) sulla flangia in modo tale da trattenere in posizione le guarnizioni di tenuta.

In alternativa a quanto sopra descritto, è noto forare la parete laterale dello scambiatore in modo tale da ottenere un’apertura circolare. Tale foro viene realizzato in corrispondenza di un foro previsto sull’involucro di contenimento in modo tale da poter avere accesso al foro praticato nello scambiatore di calore.

Un elemento di connessione cilindrico, adatto alla connessione con un condotto dell’impianto idraulico, viene saldato sul foro praticato nello scambiatore di calore e sigillato (per esempio da opportune guarnizioni) sull’apertura circolare dell’involucro di contenimento.

Sull’estremità libera ed aperta dello scambiatore di calore viene infine saldato un tappo per garantire che il primo fluido termovettore possa entrare (o uscire) dal solo foro praticato nello scambiatore di calore.

Chiaramente quanto sopra viene ripetuto sia per collegare lo scambiatore di calore ad un ingresso per il primo fluido termovettore sia per collegare lo scambiatore di calore ad un’uscita per il primo fluido termovettore.

Sommario dell’invenzione

La Richiedente ha osservato che le suddette configurazioni note per accoppiare lo scambiatore di calore ai condotti dell’impianto idraulico presentano alcuni inconvenienti e limitazioni.

In primo luogo, la Richiedente ha osservato che la lavorazione meccanica per deformazione plastica delle estremità libere dello scambiatore di calore per rendere le porzioni terminali delle stesse cilindriche deve essere molto accurata, con notevole dispendio di risorse sia in termini di tempo che in termini economici.

Infatti, tale lavorazione meccanica deve garantire sia una perfetta forma cilindrica sia un perfetto controllo delle caratteristiche della superficie esterna delle suddette porzioni terminali.

In particolare, la Richiedente ha osservato che la tenuta idraulica dei connettori terminali posti sulla porzione cilindrica delle porzioni terminali può essere compromessa da uno scostamento dalla forma perfettamente cilindrica delle porzioni terminali dello scambiatore di calore.

Inoltre, anche eventuali rigature o imperfezioni superficiali delle porzioni terminali cilindriche dello scambiatore di calore possono compromettere la funzionalità dei connettori terminali.

In secondo luogo, la Richiedente ha osservato che il montaggio dei connettori terminali sulle porzioni terminali cilindriche non è sempre agevole ed immediato, in quanto tale montaggio deve essere eseguito in cantiere avendo cura di deformare correttamente le ogive di tenuta o di serrare le guarnizioni con la corretta pressione.

In terzo luogo, la Richiedente ha osservato che l’inserimento delle guarnizioni di tenuta tra le estremità libere dello scambiatore di calore e l’involucro di contenimento richiede un ulteriore dispendio di risorse sia economiche che di tempo.

In particolare, occorre prevedere guarnizioni di tenuta di forma e materiale adeguato e occorre predisporre elementi di copertura opportunamente sagomati in grado sia di cingere le guarnizioni di tenuta con la dovuta pressione per garantire la tenuta di fluido nei confronti del secondo fluido termovettore sia di vincolarsi stabilmente all’involucro di contenimento.

La Richiedente ha notato che questo comporta molte operazioni da eseguire e molte parti da assemblare per rendere operativa la cella di scambio termico.

Ancora, nel caso in cui venga impiegato un sigillante polimerico in luogo delle guarnizioni di tenuta, la Richiedente ha notato che i tempi di assemblaggio dello scambiatore di calore all’involucro di contenimento aumentano a causa del tempo necessario alla reticolazione del sigillante polimerico.

La Richiedente ha inoltre notato che nel caso vengano utilizzate guarnizioni di tenuta poste in battuta su flange dell’involucro di contenimento, occorre comunque eseguire molte operazioni ed assemblare molte parti per rendere operativa la cella di scambio termico. Inoltre, occorre serrare con molta cura le relative ghiere per garantire adeguate pressioni di serraggio e consentire alle guarnizioni di tenuta di svolgere correttamente la loro funzione.

La Richiedente ha ancora notato che nelle soluzioni della tecnica nota che prevedono la foratura della parete laterale dello scambiatore di calore ed la successiva saldatura di un collettore, i tempi ed i costi di produzione possono aumentare considerevolmente.

Infatti, occorre eseguire con estrema precisione i fori nello scambiatore di calore ed eseguire saldature molto accurate per garantire il corretto funzionamento dello scambiatore di calore. Tali saldature necessitano inoltre di essere ispezionate o collaudate per testarne la corretta esecuzione.

Inoltre, occorre predisporre e saldare i tappi necessari a chiudere le estremità libere dello scambiatore di calore.

Il problema alla base dell’invenzione è pertanto ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e, in particolare, mettere a disposizione una cella di scambio termico che consenta un facile ed immediato montaggio dello scambiatore di calore nell’involucro di contenimento.

A questo riguardo, la Richiedente ha percepito che questo obiettivo può essere conseguito mettendo a disposizione un’interfaccia di accoppiamento in grado di accogliere, da una parte, un’estremità libera dello scambiatore di calore e, da parte opposta, un condotto dell’impianto idraulico indipendentemente dalla forma precipua della sezione retta dello scambiatore di calore.

La Richiedente ha percepito che in una tale interfaccia di accoppiamento, lo scambiatore di calore non necessita di essere deformato plasticamente per poter copiare la forma del condotto al quale deve essere connesso.

La Richiedente ha infatti percepito che dotando l’interfaccia di accoppiamento di una porzione di raccordo avente forma cilindrica (o comunque di forma idonea) adatta all’accoppiamento con un condotto dell’impianto idraulico, ed una porzione di accoglimento avente forma predisposta a ricevere una porzione terminale dello scambiatore di calore, si può evitare di deformare cilindricamente la porzione terminale dello scambiatore di calore.

La Richiedente ha ancora percepito che interponendo un organo di tenuta idraulica tra lo scambiatore di calore e la porzione di accoglimento, il fluido termovettore circolante nello scambiatore di calore può liberamente circolare nell’interfaccia (senza trafilamenti) e raggiungere, attraverso la porzione di raccordo della stessa, il condotto dell’impianto idraulico.

La Richiedente ha trovato che una tale interfaccia di accoppiamento consente un veloce assemblaggio della cella di scambio termico non richiedendo particolari e complesse operazioni sull’estremità libera dello scambiatore di calore e non richiedendo la predisposizione e l’assemblaggio di un elevato numero di componenti.

La presente invenzione si riferisce pertanto, in un primo aspetto, ad una cella di scambio termico così come definita nell’allegata rivendicazione 1; caratteristiche preferite della cella sono riportate nelle rivendicazioni da essa dipendenti.

Più in particolare, l’invenzione si riferisce ad una cella di scambio termico comprendente:

- un involucro di contenimento comprendente una prima apertura; - uno scambiatore di calore comprendente almeno un condotto tubolare, per il passaggio di un primo fluido termovettore, avvolto secondo una pluralità di spire e comprendente una prima porzione terminale, lo scambiatore di calore essendo montato nell’involucro di contenimento con la prima porzione terminale rivolta verso la prima apertura del corpo di contenimento;

- un terminale di accoppiamento attivo in corrispondenza della prima apertura dell’involucro di contenimento e comprendente:

- un primo corpo comprendente una porzione anulare, dotata di un’estremità libera, e configurata per essere attraversata lungo una direzione assiale dalla prima porzione terminale dello scambiatore di calore;

- un secondo corpo comprendente una porzione di accoglimento ed una porzione di raccordo, la porzione di accoglimento e la porzione di raccordo essendo attraversate da una stessa cavità passante definita da una parete interna del secondo corpo, in cui la porzione anulare del primo corpo con la prima porzione terminale dello scambiatore di calore sono scorrevolmente inserite nella cavità interna passante in corrispondenza della porzione di accoglimento del secondo corpo;

- un organo di tenuta idraulica posto all’interno della cavità passante del secondo corpo in corrispondenza della porzione di accoglimento e posto in relazione di contatto in direzione radiale tra la prima porzione terminale dello scambiatore di calore e la parete interna del secondo corpo, in cui l’organo di tenuta idraulica è trattenuto in direzione assiale dalla porzione anulare del primo corpo.

Nell’ambito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, le varie direzioni od orientamento “assiale”, “radiale” della cella di scambio termico o dei suoi componenti, così come il posizionamento di detti elementi come ad esempio “interno”, “esterno”, si intendono riferiti alla direzione di scorrimento del primo fluido termovettore all’interno dello scambiatore di calore.

In particolare, il termine “assiale” si riferisce ad una direzione parallela alla direzione di scorrimento del primo fluido termovettore, il termine “radiale” si riferisce ad una direzione giacente in un piano perpendicolare alla direzione di scorrimento del primo fluido termovettore.

Nella configurazione di esercizio della cella di scambio termico, tale direzione di scorrimento può essere sostanzialmente orizzontale, verticale o obliqua; ne deriva che le varie direzioni devono essere considerate in funzione dell’orientamento dello scambiatore di calore.

Nel seguito della presente descrizione e per semplicità descrittiva si farà convenzionalmente riferimento, senza alcun intento limitativo, ad una posizione operativa della cella di scambio termico in cui lo scambiatore di calore è avvolto a spirale intorno ad un asse orizzontale.

Nell’ambito della presente descrizione e delle successive rivendicazioni, con il termine di “fluido termovettore”, si intende indicare un qualsiasi fluido in grado di ricevere/cedere calore da/a sorgenti termiche esterne e di trasportare il calore in punti diversi di un apparato o impianto in cui tale fluido circola.

Così, ad esempio, nel caso di celle di scambio termico gas-liquido il primo fluido termovettore può essere costituito da acqua da riscaldare (come ad esempio nelle caldaie ad uso domestico) ed il secondo fluido termovettore può essere costituito da gas caldi, ad esempio gas di combustione provenienti da un bruciatore, oppure il primo fluido termovettore può essere costituito da un gas compresso o altro fluido a temperatura relativamente alta ed il secondo fluido termovettore può essere costituito da aria fredda proveniente da un idoneo apparato di circolazione (come ad esempio negli impianti di climatizzazione).

Nell’ambito della presente descrizione e delle successive rivendicazioni, con il termine di “a monte” e di “a valle”, si intende indicare la posizione di un elemento con riferimento al verso di percorrenza del fluido termovettore, in particolare il primo fluido termovettore se non diversamente specificato.

La porzione terminale dello scambiatore di calore è inserita all’interno della porzione anulare del primo corpo del terminale di accoppiamento.

Inserendo scorrevolmente la porzione anulare del primo corpo nella porzione di accoglimento del secondo corpo, la porzione terminale dello scambiatore di calore si trova ad essere anch’essa inserita nella porzione di accoglimento del secondo corpo.

Quando il primo corpo è inserito nel secondo corpo, l’organo di tenuta idraulica esplica la sua funzione tra la parete interna della cavità del secondo corpo e la porzione terminale dello scambiatore di calore.

In questo modo, il primo fluido termovettore può fluire da (o verso) la porzione terminale dello scambiatore di calore alla (o dalla) cavità interna del secondo corpo senza che vi siano trafilamenti di fluido tra la porzione terminale dello scambiatore di calore ed il secondo corpo.

Poiché la porzione anulare del primo corpo, come detto, è inserita nel secondo corpo ed è radialmente esterna alla porzione terminale dello scambiatore di calore (quest’ultima essendo inserita nella porzione anulare), non vi può essere trafilamento del primo fluido termovettore nemmeno tra il primo corpo e la porzione terminale dello scambiatore di calore o tra il primo corpo ed il secondo corpo.

Pertanto, semplicemente traslando il secondo corpo del terminale di accoppiamento verso la porzione terminale dello scambiatore (che è inserita nella porzione anulare del primo corpo) si ottiene un accoppiamento a tenuta di fluido tra la porzione terminale dello scambiatore ed il secondo corpo.

Si noti che tale semplice operazione, che non necessita l’utilizzo di viti, bulloni, rivetti, saldature, collanti o simili, garantisce il sopra citato accoppiamento a tenuta di fluido indipendentemente dalla forma precipua della sezione retta della porzione terminale dello scambiatore di calore.

In altre parole, la porzione anulare del primo corpo e la porzione di accoglimento del secondo corpo possono preventivamente essere configurate per ricevere una qualsiasi forma (purché nota a priori) della porzione terminale dello scambiatore di calore. La porzione terminale dello scambiatore di calore può quindi rimanere indeformata (o può essere semplicemente calibrata).

Si noti inoltre che la porzione di raccordo del secondo corpo può essere predisposta secondo la forma più idonea per essere direttamente o indirettamente accoppiata ad un condotto dell’impianto idraulico.

La forma precipua della porzione terminale dello scambiatore non influisce e non determina la forma che può essere conferita alla porzione di raccordo del secondo corpo.

La tenuta di fluido nei confronti del secondo fluido termovettore è, alla luce di quanto sopra, molto semplicemente realizzabile anche in questo caso senza dover ricorrere a componenti dal complesso montaggio o composti da molti parti da assemblare.

Infatti, la tenuta di fluido nei confronti del secondo fluido termovettore prescinde, ancora una volta, dalla forma precipua della porzione terminale dello scambiatore di calore.

Tale tenuta di fluido può essere semplicemente attuata predisponendo un idoneo accoppiamento a tenuta di fluido tra il secondo corpo e l’involucro di contenimento, lasciando peraltro ampie possibilità al progettista nella realizzazione di tale accoppiamento.

In alcune forme realizzative dell’invenzione, come apparirà dal proseguo, può addirittura non essere necessario dover accoppiare a tenuta di fluido il secondo corpo con l’involucro di contenimento.

In una forma di realizzazione preferita, il primo corpo del terminale di accoppiamento comprende organi di trattenimento configurati per contrastare una spinta in direzione assiale dell’organo di tenuta idraulica.

Quando in uso, la pressione del primo fluido termovettore trasmette all’organo di tenuta idraulica forze dirette sia radialmente sia assialmente. Le forze in direzione radiale sono compensate dal fatto che l’organo di tenuta idraulica è in contatto radiale contro la parete interna del secondo corpo del terminale di accoppiamento. Le forze in direzione assiale sono compensate dal primo corpo del terminale di accoppiamento, come sopra detto.

Gli organi di trattenimento garantiscono che il primo corpo contasti le spinte assiali e rimanga in posizione.

Preferibilmente, il primo corpo del terminale di accoppiamento comprende una parete di invito che si sviluppa dalla porzione anulare in allontanamento assiale dalla stessa; la parete di invito comprendendo una battuta configurata per attestarsi in appoggio contro una spira dello scambiatore di calore.

Preferibilmente, detta parete di invito e detta battuta della parete definiscono detti organi di trattenimento.

In questo modo, il primo corpo del terminale di accoppiamento è in grado di scaricare spinte assiali sulla spira dello scambiatore di calore sul quale la battuta della parete del primo corpo è in appoggio, garantendo il mantenimento della posizione assiale del primo corpo.

Si noti che una tale configurazione non necessita di ulteriori componenti o elementi di montaggio (quali viti, bulloni, collanti, staffe di ancoraggio o simili) per ottenere il mantenimento della posizione assiale del primo corpo e dell’organo di tenuta idraulica. Questo semplifica e velocizza ulteriormente l’assemblaggio della cella di scambio termico.

Preferibilmente, una parete radialmente esterna del primo corpo comprende, in corrispondenza dell’estremità libera della porzione anulare, una porzione rastremata verso il secondo corpo.

Tale porzione rastremata, rivolta verso il secondo corpo, facilita l’inserimento del primo corpo nel secondo corpo in quanto consente all’estremità libera del primo corpo di inserirsi con gioco (seppur minimo) nella porzione iniziale della cavità interna del secondo corpo, vale a dire in un’apertura di ingresso della porzione di accoglimento del secondo corpo.

Preferibilmente, la porzione di accoglimento del secondo corpo comprende uno spallamento anulare che aggetta dalla parete interna che definisce un arresto di fine corsa per l’inserimento del primo corpo nel secondo corpo.

Tale spallamento anulare evita che il primo corpo possa inserirsi troppo in profondità nella cavità passante del secondo corpo.

Preferibilmente, lo spallamento anulare è posizionato in una posizione assiale del secondo corpo tale per cui, quando il primo corpo è inserito nel secondo corpo, la sopra citata battuta della parete del primo corpo raggiunga e si appoggi alla spirale dello scambiatore di calore.

Preferibilmente, lo spallamento anulare che aggetta dalla parete interna del secondo corpo è controsagomato alla porzione rastremata della parete radialmente esterna del primo corpo.

In questo modo, quando il primo corpo viene inserito nel secondo corpo, la porzione rastremata di quest’ultimo contatta lo spallamento anulare del secondo corpo ottenendo un effetto auto-centrante del primo corpo nel secondo corpo.

Preferibilmente, la parete del primo corpo è inclinata rispetto ad un piano assiale per definire un invito all’inserimento della porzione terminale dello scambiatore di calore all’interno della porzione anulare del primo corpo.

Preferibilmente, il secondo corpo del terminale di accoppiamento è posto sulla prima apertura dell’involucro di contenimento ed è integrale con l’involucro di contenimento.

Come sopra accennato, in questo modo non vi è la necessità di prevedere elementi di tenuta di fluido aggiuntivi per evitare che il secondo fluido termovettore trafili dall’involucro di contenimento nell’ambiente esterno. Infatti, predisponendo il secondo corpo integrale, vale a dire di pezzo, con l’involucro di contenimento, quest’ultimo è in comunicazione di fluido con l’ambiente esterno soltanto attraverso la cavità passante del secondo corpo del terminale di accoppiamento. Tale cavità passante è accoppiata a tenuta di fluido con la porzione terminale dello scambiatore di calore e pertanto attraverso la cavità passante può scorrere soltanto il primo fluido termovettore. In altre parole, l’organo di tenuta idraulica funge anche da tenuta per il secondo fluido termovettore che rimane quindi confinato nell’involucro di contenimento.

Questo consente di aumentare ulteriormente la semplicità, facilità e velocità di assemblaggio della cella di scambio termico, diminuendone conseguentemente i costi di assemblaggio.

Alternativamente, il secondo corpo del terminale di accoppiamento può essere posto sulla prima apertura dell’involucro di contenimento e comprende elementi di vincolo per vincolarsi all’involucro di contenimento in corrispondenza di un’apertura dello stesso.

In questa forma realizzativa, il secondo corpo è fisicamente distinto dall’involucro di contenimento e viene a quest’ultimo vincolato in corrispondenza della prima apertura dello stesso.

In questa forma realizzativa, è preferibilmente previsto un elemento di tenuta idraulica posto ed attivo tra una superficie esterna del secondo corpo del terminale di accoppiamento e l’involucro di contenimento.

Questo consente di evitare che il secondo fluido termovettore possa trafilare dall’involucro di contenimento.

Si noti che in questa forma realizzativa sia gli elementi di vincolo che l’elemento di tenuta idraulica possono essere predisposti in modo tale da non richiedere ulteriori elementi di montaggio (quali viti, bulloni, collanti, staffe di ancoraggio o simili), per esempio predisponendo elementi di vincolo a scatto (del tipo snap-fit), oppure dimensionando il secondo corpo in modo tale da rimanere bloccato in posizione tra il primo corpo e l’involucro di contenimento, e dotando il secondo corpo o l’involucro di contenimento di una o più cave per alloggiare l’elemento di tenuta idraulica.

Preferibilmente, la porzione di accoglimento e la porzione di raccordo del secondo corpo del terminale di accoppiamento presentano rispettive direzioni di sviluppo assiale sostanzialmente parallele.

In altre parole, la direzione del flusso del primo fluido termovettore in ingresso nel secondo corpo è sostanzialmente parallela alla direzione del flusso del primo fluido termovettore in uscita dal secondo corpo.

Alternativamente, la porzione di accoglimento e la porzione di raccordo del secondo corpo del terminale di accoppiamento possono presentare rispettive direzioni di sviluppo assiale tra di loro inclinate, preferibilmente di circa 90°.

In questo caso, la direzione del flusso del primo fluido termovettore in ingresso nel secondo corpo non è parallela alla direzione del flusso del primo fluido termovettore in uscita dal secondo corpo. Ad esempio, la direzione del flusso del primo fluido termovettore in ingresso nel secondo corpo può essere inclinata di circa 90° rispetto alla direzione del flusso in uscita dal secondo corpo. Il secondo corpo, in questo esempio, realizza un gomito per deviare la direzione del flusso del primo fluido termovettore (ad esempio per raccordare una porzione terminale dello scambiatore di calore che segue una direzione orizzontale con un condotto dell’impianto idraulico che si presenta orientato verticalmente alla cella di scambio termico).

Preferibilmente, la forma della cavità passante del secondo corpo, valutata su un piano radiale in corrispondenza della porzione di accoglimento, è diversa dalla forma della cavità passante del secondo corpo valutata su un piano radiale in corrispondenza della porzione di raccordo.

In questo modo, la cavità interna può ricevere, da una parte, la porzione anulare del primo corpo e essere utilizzata, da parte opposta, per la connessione ad un condotto di un impianto idraulico.

Preferibilmente, la forma della cavità passante in corrispondenza della porzione di accoglimento del secondo corpo è controsagomata alla porzione anulare del primo corpo.

Preferibilmente, la forma, su un piano radiale, della cavità passante in corrispondenza di una seconda estremità del secondo corpo è circolare.

In una forma realizzativa dell’invenzione, preferibilmente la porzione di accoglimento del secondo corpo comprende una parete di battuta anulare che aggetta dalla parete interna, l’organo di tenuta idraulica comprendendo una guarnizione idraulica posta in direzione assiale tra la parete di battuta anulare e l’estremità libera della porzione anulare del primo corpo.

In questa forma realizzativa, l’organo di tenuta idraulica è posto radialmente in contatto con la porzione terminale dello scambiatore di calore e con la parete interna del secondo corpo. Tra l’estremità libera della porzione anulare del primo corpo e la parete di battuta del secondo corpo è realizzata una sede per contenere l’organo di tenuta idraulica.

Preferibilmente, l’organo di tenuta idraulica è posizionato con un gioco assiale all’interno della sede di cui sopra.

Alternativamente, o in combinazione, l’organo di tenuta idraulica comprende un primo elemento anulare di tenuta solidale al primo corpo del terminale di accoppiamento e posto in posizione radialmente esterna sulla porzione anulare ed un secondo elemento anulare di tenuta solidale al primo corpo del terminale di accoppiamento e posto in posizione radialmente interna sulla porzione anulare.

In questo caso, l’organo d tenuta idraulica è portato direttamente dalla porzione anulare del primo corpo ed aggetta sia in direzione radialmente interna che in direzione radialmente esterna dalla porzione anulare.

Preferibilmente, la porzione anulare del primo corpo comprende una scanalatura anulare per alloggiare il primo elemento anulare di tenuta.

Preferibilmente, la porzione anulare del primo corpo comprende una pluralità di fori radiali passanti per collegare tra loro il primo ed il secondo elemento anulare di tenuta.

In questo modo, il primo ed il secondo elemento di anulare di tenuta può essere ottenuto per sovrastampaggio o per costampaggio con il primo corpo anulare.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione preferita, fatta con riferimento ai disegni allegati.

Le differenti caratteristiche delle singole configurazioni preferite della cella possono essere combinate tra loro a piacere secondo la descrizione precedente, qualora ci si dovesse avvalere dei vantaggi risultanti in modo specifico da una particolare combinazione.

In tali disegni,

- la figura 1 è una vista prospettica in esploso e con alcuni particolari omessi di una forma di realizzazione preferita di una cella di scambio termico secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in sezione lungo un piano assiale di un particolare della cella di scambio termico della figura 1, in condizione assemblata, in una prima variante realizzativa;

- la figura 3 è una vista in sezione lungo un piano assiale di un particolare della cella di scambio termico della figura 1, in condizione assemblata, in una seconda variante realizzativa;

- la figura 4 è una vista in sezione lungo un piano assiale di un particolare della cella di scambio termico della figura 1, in condizione assemblata, in una terza variante realizzativa;

- la figura 5 è una vista in sezione lungo un piano assiale di un particolare della cella di scambio termico della figura 1, in condizione assemblata, in una quarta variante realizzativa; e

- le figure 6 e 7 sono viste prospettiche di un particolare della cella di scambio termico di figura 1.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione attualmente preferite dell'invenzione

Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri di riferimento identici per indicare elementi costruttivi con la stessa funzione. Inoltre, per chiarezza di illustrazione, alcuni riferimenti numerici non sono ripetuti in tutte le figure.

Con riferimento alle figure, viene mostrata una cella di scambio termico, complessivamente indicata con 10.

Nella forma di realizzazione preferita illustrata in figura 1, la cella 10 di scambio termico è una cella di scambio termico gas-liquido del tipo cosiddetto a condensazione in cui si prevede uno scambio termico tra un primo fluido termovettore, ad esempio costituito da acqua da riscaldare, ed un secondo fluido termovettore ad esempio costituito da gas caldi di combustione provenienti da un bruciatore (non illustrato).

Con particolare riferimento alla figura 1, la cella 10 di scambio termico comprende un involucro di contenimento 11 in cui è montato uno scambiatore di calore 12 conformato a elica.

L’involucro di contenimento 11 presenta una conformazione sostanzialmente cilindrica e comprende due semi-parti 11a, 11b, rispettivamente superiore e inferiore, opportunamente sagomate così da definire una parete laterale perimetrale ed una parete di fondo dell’involucro di contenimento 11.

Nell’ambito di questa descrizione dettagliata e per semplicità descrittiva si farà convenzionalmente riferimento, senza alcun intento limitativo, ad una posizione operativa della cella 10 di scambio termico in cui lo scambiatore di calore 12 è avvolto ad elica intorno ad un asse A-A orizzontale.

Preferibilmente, l’involucro di contenimento 11 è realizzato in un idoneo materiale strutturale per questo tipo di impiego, come ad esempio un materiale metallico, ad esempio alluminio o acciaio, o una materia plastica ad alte prestazioni e resistente al calore come ad esempio poliparafenilensolfuro (PPS), eventualmente caricata con fibre di una carica di rinforzo, ad esempio fibre di vetro.

Lo scambiatore di calore 12 comprende preferibilmente un condotto tubolare 13 per il passaggio del primo fluido termovettore, avvolto attorno all’asse A-A secondo una pluralità di spire 14, ed avente una prima porzione terminale 15 ed una seconda porzione terminale 16 rispettivamente predisposte per l’ingresso e l’uscita del primo fluido termovettore.

La prima 15 e la seconda porzione terminale 16 dello scambiatore di calore 12 sono poste in corrispondenza di una prima apertura 17 e di una seconda apertura 18 dell’involucro di contenimento 11, come rappresentato in figura 1.

Lo scambiatore di calore 12 è realizzato in un materiale metallico ad elevata conducibilità termica, come ad esempio acciaio o alluminio.

Nella forma di realizzazione preferita illustrata, il condotto tubolare 13 presenta sezione retta appiattita, di forma sostanzialmente ovale o di forma rettangolare con vertici (o angoli) arcuati. In forme di realizzazione non illustrate, la sezione retta del condotto tubolare 13 dello scambiatore di calore 12 può avere altre forme.

Nella forma di realizzazione preferita illustrata, le spire 14 del condotto tubolare 13 dello scambiatore di calore 12 hanno una sezione retta appiattita che giace in un piano sostanzialmente perpendicolare all’asse A-A.

Tra le superfici di due spire successive del condotto tubolare è presente un interstizio 18 (illustrato in figura 2), preferibilmente di spessore sostanzialmente costante, formante un percorso di fluido per il passaggio del secondo fluido termovettore.

A tale scopo, la cella 10 è preferibilmente provvista di idonei elementi distanziatori, non rappresentati nelle figure, come ad esempio elementi distanziatori conformati a pettine interposti tra le spire e configurati per definire tra le spire del condotto tubolare l’interstizio 18.

L’involucro di contenimento 11 è chiuso anteriormente a tenuta da una parete anteriore 19 sostanzialmente anulare.

Preferibilmente, lo scambiatore di calore 12 conformato a elica viene montato all’interno dell’involucro di contenimento 11 in modo tale da definire in tale involucro una zona di alimentazione del secondo fluido termovettore, in questo caso costituito dai gas caldi di combustione generati dal bruciatore.

Preferibilmente, la zona di alimentazione del secondo fluido termovettore viene definita nell’involucro di contenimento 11 coassialmente ed internamente allo scambiatore di calore 12.

In questo modo, è per esempio possibile avere una configurazione tale da avere all’interno della cella 10 di scambio termico un flusso del secondo fluido termovettore che va dalla zona di alimentazione verso l’esterno attraverso gli interstizi 18 definiti tra le spire 14 dello scambiatore di calore 12.

Sulla parete anteriore 19 sostanzialmente anulare della cella 10 viene fissata, in modo rimovibile e sempre a tenuta di gas, una piastra di supporto, di per sé convenzionale e non rappresentata, del bruciatore.

Nella forma realizzativa illustrata in figura 1, la cella 10 di scambio termico comprende una prima camera di scambio termico definita nell’involucro 11 di contenimento ed in cui è alloggiata una prima porzione dello scambiatore di calore 12.

La prima camera di scambio termico comprende a sua volta una prima camera di raccolta del secondo fluido termovettore definita tra lo scambiatore di calore 12 e la parete dell’involucro di contenimento 11.

La cella 10 di scambio termico comprende ulteriormente una seconda camera di scambio termico definita nell’involucro di contenimento 11 ed in cui è alloggiata una seconda porzione dello scambiatore di calore 12.

La seconda camera di scambio termico comprende una seconda camera di raccolta del secondo fluido termovettore definita tra lo scambiatore di calore 12 e la parete dell’involucro di contenimento 11.

La prima e la seconda camera di scambio termico sono separate internamente allo scambiatore di calore 12 da un elemento separatore 20 in materiale preferibilmente refrattario.

Una calotta di evacuazione fumi 21 è formata di pezzo nella semi-parte 11a (quella superiore nella configurazione esemplificativa di montaggio illustrata in figura 1) così da semplificare la fabbricazione della cella 10 riducendo opportunamente il numero di elementi della cella 10 e semplificando le operazioni di assemblaggio dei medesimi.

Nella configurazione di esercizio la cella di scambio termico 10 è in comunicazione di fluido con condotti esterni (non rappresentati), facenti parte dell’apparato o dell’impianto idraulico in cui è montata la cella.

A tale scopo, come sopra accennato, l’involucro di contenimento 11 è dotato di una prima apertura (di ingresso) 17 attraverso la quale la prima porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 può essere posta in comunicazione di fluido con un condotto di ingresso del primo fluido termovettore e di una seconda apertura (di uscita) 18 attraverso la quale la seconda porzione terminale 16 dello scambiatore di calore 12 può essere posta in comunicazione di fluido con un condotto di uscita del primo fluido termovettore.

Per consentire un facile, agevole e pronto collegamento tra lo scambiatore di calore 12 ed i condotti dell’impianto idraulico, la cella di scambio termico 10 comprende un terminale di accoppiamento 22 attivo in corrispondenza della prima apertura 17 dell’involucro di contenimento 11 ed un identico terminale di accoppiamento 22 attivo in corrispondenza della seconda apertura 18 dell’involucro di contenimento 11.

Ciascun terminale di accoppiamento 22 (nel seguito si farà riferimento al terminale di accoppiamento attivo in corrispondenza della prima apertura 17 dell’involucro di contenimento 11 ma quanto detto sarà valido anche per l’altro terminale di accoppiamento 22) comprende un primo corpo 23 ed un secondo corpo 24, in cui il primo corpo 23 è configurato per inserirsi almeno parzialmente nel secondo corpo 24.

Il primo corpo 23 comprende una porzione anulare 25 la quale è configurata per ricevere ed essere attraversata dalla porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12.

Come meglio illustrato in figura 6 e 7, la porzione anulare 25 comprende una parete radialmente esterna 26 ed una parete radialmente interna 26a. La parete radialmente interna 26a definisce una cavità interna 27. La forma della cavità interna 27 è controsagomata alla forma (lungo una sezione retta) della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12, in modo tale da poter accogliere la stessa.

In particolare, la dimensione e forma della cavità interna 27 è tale per cui la porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 è accolta scorrevolmente ma con attrito nella porzione anulare 25 del primo corpo 23.

La parete radialmente esterna 26 della porzione anulare 25 comprende una porzione rastremata 28 la quale definisce un restringimento della porzione anulare 25 in direzione assiale verso un’estremità libera 29 di quest’ultima, come illustrato in figura 6 e 7.

In particolare, la porzione rastremata 28 comprende una parete laterale anulare 30 che partendo dalla parete radialmente esterna 26 converge verso l’estremità libera 29 della porzione anulare 25.

Da parte opposta rispetto all’estremità libera 29, il primo corpo 23 comprende una parete di invito 31 che si sviluppa a partire dalla porzione anulare 25 in allontanamento assiale dalla stessa.

La parete di invito 31 comprende una superficie interna 32 la quale è preferibilmente raccordata con continuità alla parete radialmente interna 26a della porzione anulare 25, vale a dire non è preferibilmente presente alcuno scalino tra la superficie interna 32 e la parete radialmente interna 26a.

Nella forma realizzativa preferita dell’invenzione, la parete di invito 31 non interessa l’intero sviluppo della porzione anulare 25. Preferibilmente, la parete di invito 31 si sviluppa per circa la metà della porzione anulare 25. In altre parole, la parete di invito 31 non è richiusa su se stessa ad anello ma presenta due bordi laterali 33 raccordati da un bordo di sommità 33a.

La parete di invito 31 comprende una battuta 34 (meglio illustrata nelle figure 6 e 7) configurata per riscontare una spira 14 dello scambiatore di calore 12, come illustrato in figura 2.

La battuta 34 è preferibilmente ricavata su un bordo laterale 33 della parete di invito 31 ed è sostanzialmente arcuata per ricalcare la forma di una porzione di spira 14 dello scambiatore di calore 12. Come illustrato in figura 7, la battuta 34 presenta un inspessimento in direzione radiale per meglio intercettare e meglio riscontare la spira 14 sulla quale si deve attestare in battuta.

La battuta 34 definisce organi di trattenimento che hanno la funzione di trattenere in posizione operativa il primo corpo 23, come sarà meglio dettagliato nel prosieguo.

La parete di invito 31 è inclinata rispetto ad un piano assiale, vale a dire non giace in un piano perfettamente parallelo alla direzione di scorrimento del primo fluido termovettore all’interno della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 ma è inclinata in direzione radialmente esterna con il bordo di sommità 33a in posizione radialmente più esterna, in modo tale da realizzare una guida di invito all’inserimento della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 nella porzione anulare 25.

Il secondo corpo 24 del terminale di accoppiamento 22 comprende una porzione di accoglimento 35 ed una porzione di raccordo 36.

La porzione di accoglimento 35 e la porzione di raccordo 36 sono attraversate da una cavità interna passante 37 comune, vale a dire che si estende da una prima estremità 38 ad una seconda estremità 39 opposta alla prima 38 del secondo corpo 24.

La cavità interna 37 è definita da una parete interna 40 del secondo corpo 24.

La porzione di accoglimento 35 del secondo corpo 24 è controsagomata alla porzione anulare 25 del primo corpo 23. In particolare la parete interna 40 del secondo corpo, in corrispondenza della porzione di accoglimento 35 è controsagomata alla parete radialmente esterna 26 della porzione anulare 25.

La porzione di accoglimento 35 del secondo corpo 24 comprende uno spallamento anulare 41 (illustrato nelle figure 2 e 3) che aggetta dalla parete interna 40 e che è controsagomato alla porzione rastremata 28 della parete radialmente esterna 26 della porzione anulare 25 del primo corpo 23.

Lo spallamento 41 è realizzato da un restringimento in direzione radiale della cavità interna 37 e comprende una parete anulare 42 avente una stessa inclinazione della parete anulare 30 della porzione anulare 25 del primo corpo 23.

La porzione di raccordo 36, in corrispondenza di una porzione terminale coincidente con la seconda estremità 39 del secondo corpo 36, presenta una forma, su un piano radiale, circolare.

Preferibilmente, la porzione terminale della porzione di raccordo 36 comprende una flangia 43 che, in alcune forme realizzative (quali ad esempio quelle illustrate nelle figure 2, 3 e 5) è configurata per ricevere e trattenete (attraverso opportuni di trattenimento noti e non mostrati) un condotto dell’impianto idraulico.

Nella forma realizzativa preferita dell’invenzione, il secondo corpo 24 è integrale, vale a dire ricavato di pezzo, con l’involucro di contenimento 11, in particolare con la semiparte 11b dell’involucro di contenimento 11 che presenta la prima apertura 17.

In altre forme realizzative dell’invenzione (come per esempio mostrato in figura 2), il secondo corpo 24 comprende elementi di vincolo 44 per poter vincolare il secondo corpo 24 all’involucro di contenimento.

Gli elementi di vincolo 44 possono comprendere una spalla anulare 45 dell’involucro di contenimento 11, che preferibilmente definisce l’apertura 17 dell’involucro di contenimento stesso, sulla quale si appoggia un aggetto radiale 46 del secondo corpo 24, come illustrato in figura 2. Il secondo corpo 24 è pertanto impedito a traslare assialmente in una direzione per effetto dell’appoggio dell’aggetto radiale 46 sulla spalla anulare e, nella direzione opposta, per la presenza del primo corpo 22 (che a sua volta non può traslare assialmente in tale direzione per effetto della battuta 34 sulla spira 14).

La flangia anulare 43 del secondo corpo 24 può attraversare la spalla anulare 45 ed emergere assialmente dell’involucro di contenimento 11 in modo tale che la flangia 43 sia direttamente impegnabile da un condotto dell’impianto idraulico, come nell’esempio realizzativo di figura 2, oppure la flangia anulare 43 può non attraversare la spalla anulare 45 ed appoggiarsi su di essa, come nell’esempio realizzativo di figura 4. In quest’ultimo caso, il condotto dell’impianto idraulico può essere vincolato direttamente all’involucro di contenimento 11.

Tra il secondo corpo 24 e l’involucro di contenimento 11 è posto un elemento di tenuta idraulica 47, per esempio un o-ring o una guarnizione cilindrica, attivo tra la superficie esterna 48 del secondo corpo 24 e l’involucro di contenimento 11.

L’elemento di tenuta idraulica 47 è posto in una gola 49 ricavata sulla superficie esterna 48 del secondo corpo 24 in prossimità dell’aggetto radiale 46.

L’elemento di tenuta idraulica 47 evita che fumi di combustione (il secondo fluido termovettore) possano uscire dall’involucro di contenimento 11 in corrispondenza del vincolo con il secondo corpo 24.

La tenuta di fluido nei confronti del primo fluido termovettore è ottenuta da un organo di tenuta idraulica 50 posto all’interno della cavità passante 37 del secondo corpo 24 in corrispondenza della porzione di accoglimento 35 e posto in relazione di contatto in direzione radiale tra la prima porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 e la parete interna 40 del secondo corpo 24.

L’organo di tenuta idraulica 50 può essere configurato in diverse varianti.

In una prima variante, illustrata in figura 2, l’organo di tenuta idraulica 50 è realizzato da una guarnizione di forma sostanzialmente cilindrica. La guarnizione è sostanzialmente trilobata, vale a dire ha una forma che è riconducibile a quella di tre o-ring toroidali tra di loro sovrapposti.

In questa variante realizzativa, l’organo di tenuta idraulica 50 è posto all’interno della porzione di accoglimento 35 del secondo corpo 24 ed è attivo sulla porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 che oltrepassa assialmente la porzione anulare 25 del primo corpo 23.

In particolare, la porzione di accoglimento 35 del secondo corpo 24 comprende una parete di battuta anulare 51 che aggetta dalla parete interna 40 in direzione radialmente interna. L’organo di tenuta idraulica 50 è posto tra la parete di battuta anulare 51 e l’estremità libera 29 della porzione anulare 25 del primo corpo 23.

In una seconda variante realizzativa, illustrata in figura 3, l’organo di tenuta idraulica 50 comprende un primo elemento anulare 52 portato dalla porzione anulare 25 del primo corpo 23 e posto sulla parate radialmente esterna 26 della stessa. Il primo elemento anulare 52 è in relazione di contatto con la parete interna 40 del secondo corpo 24 in corrispondenza della porzione di accoglimento 35 di quest’ultimo.

L’organo di tenuta idraulica 50 comprende inoltre un secondo elemento anulare 53 portato dalla porzione anulare 25 del primo corpo 23 e posto sulla parate radialmente interna 26a della stessa. Il secondo elemento anulare 53 è in relazione di contatto con la porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 che attraversa la porzione anulare 25 del primo corpo 23.

La parete radialmente esterna 26 della porzione anulare 25 del primo corpo 23 comprende una scanalatura anulare ricavata per alloggiare il primo elemento anulare 52 e la parete radialmente interna 26a della porzione anulare 25 del primo corpo 23 può anch’essa comprendere una scanalatura anulare ricavata per alloggiare il secondo elemento anulare 53.

Nella forma realizzativa illustrata in figura 3, la porzione anulare 25 del primo corpo 23 comprende inoltre una pluralità di fori radiali passanti 54 per collegare tra loro il primo elemento anulare 52 con il secondo elemento anulare 53 dell’organo di tenuta idraulica 50. In questa forma realizzativa, il corpo di tenuta idraulica è ottenuto per costampaggio o sovrastampaggio con il primo corpo 23.

Nella forma realizzativa di figura 3, sono presenti sia un organo di tenuta idraulica 50 in accordo con prima variante sia un organo di tenuta idraulica 50 in accordo con la seconda variante. Questa configurazione attua una doppia tenuta di fluido per il primo fluido termovettore tra il secondo corpo 24 e la porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12.

Tuttavia, in forme realizzative non illustrate, può essere presente un organo di tenuta idraulica 50 in accordo con la sola seconda variante.

In una terza variante illustrata in figura 5, l’organo di tenuta idraulica 50 è realizzato per iniezione di materiale polimerico all’interno dello spazio ricavato tra l’estremità libera 29 della porzione anulare 25 del primo corpo 23 e la parete di battuta anulare 51 del secondo corpo 24.

Tale iniezione di materiale polimerico avviene dopo che la porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 è stata inserita nella porzione anulare 25 del primo corpo 23 e quest’ultimo è stato inserito nel secondo corpo 24.

Come illustrato in figura 5, per consentire un corretto riempimento dello spazio dedicato al materiale polimerico, il secondo corpo 24 comprende, in corrispondenza della porzione di accoglimento 35, un foro di iniezione 55 che raggiunge la cavità interna 37. La porzione anulare 25 del primo corpo 23 comprende un canale assiale 56 preferibilmente ricavato sulla parete radialmente interna 26a per consentire al materiale polimerico iniettato di fuoriuscire dal canale assiale 56 una volta riempito lo spazio definito tra l’estremità libera 29 della porzione anulare 25 del primo corpo 23 e la parete di battuta anulare 51 del secondo corpo 24.

La terza variante realizzativa dell’organo di tenuta idraulica 50 può essere utilizzata in alterativa alla prima variante realizzativa sia in combinazione con la seconda variante realizzativa che singolarmente.

Per assemblare la cella di scambio termico 10, o meglio per rendere operativo il terminale di accoppiamento 22, è sufficiente svolgere le seguenti operazioni.

Si calza il primo corpo 23 sulla porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 22, portando la battuta 34 in contatto con una spira 14 dello scambiatore di calore 12.

Nel caso in cui l’organo di tenuta idraulica 50 sia configurato secondo la prima o la terza variante sopra descritte, la dimensione assiale del primo corpo 23 è scelta in modo tale che quando la battuta 34 del primo corpo è in contatto con una spira 14 dello scambiatore di calore 12, dalla porzione anulare 25 del primo corpo emerga un tratto della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 di estensione almeno uguale all’estensione in direzione assiale dell’organo di tenuta idraulica 50.

Nel caso in cui l’organo di tenuta idraulica 50 sia configurato secondo la prima variante sopra descritta, l’organo di tenuta idraulica 50 viene calzato sul tratto della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore che emerge dalla porzione anulare 25 del primo corpo 23.

Nel caso in cui l’organo di tenuta idraulica 50 sia configurato secondo la seconda variante sopra descritta, non è necessario, sebbene preferibile, che quando la battuta 34 del primo corpo è in contatto con la spira 14 dello scambiatore di calore 12, dalla porzione anulare 25 del primo corpo emerga un tratto della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12.

In questa seconda variante, l’organo di tenuta idraulica 50 è integrato nella porzione anulare 25 del primo corpo 23 e non è quindi necessario operare nessuna operazione sull’organo di tenuta idraulica 50 (facilitando ulteriormente l’assemblaggio della cella 10).

Precedentemente o successivamente all’inserimento della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 nel primo corpo 23, il secondo corpo 24 viene vincolato all’involucro di contenimento 11 attraverso i sopra descritti elementi di vincolo 44. In questa fase viene inoltre posizionato l’elemento di tenuta idraulica 47.

Nel caso in cui il secondo corpo sia integrale con l’involucro di contenimento 11, la fase sopra descritta non è necessaria, semplificando e facilitando ulteriormente l’assemblaggio della cella 10.

La porzione anulare 25 del primo corpo 23 viene quindi inserita nella porzione di accoglimento 35 del secondo corpo 23 semplicemente avvicinando la semi-parte 11a dell’involucro di contenimento 11 che reca il secondo corpo 24 allo scambiatore di calore 12 (o avvicinando lo scambiatore di calore 12 alla semi-parte 11b dell’involucro di contenimento 11 che reca il secondo corpo 24).

La porzione anulare 25 si inserisce nella porzione di accoglimento 35 del secondo corpo fino a che la porzione rastremata 28 della porzione anulare 25 contatta lo spallamento anulare 41 della porzione di accoglimento 35 del secondo corpo 24. In questa configurazione, è impedito qualsiasi ulteriore grado di inserimento del primo corpo 23 nel secondo corpo 24.

Si noti che in questa configurazione, l’organo di tenuta idraulica 50, quando realizzato in accordo con la prima variante, è predisposto con una dimensione assiale tale da non essere compresso assialmente tra l’estremità 29 del primo corpo 23 e lo spallamento anulare 41 del secondo corpo 24.

Inoltre, la dimensione assiale del primo corpo 23, unitamente alla posizione assiale dello spallamento anulare 41 del secondo corpo 24 sono scelti in modo tale che ad inserimento del primo corpo 23 nel secondo corpo 24, lo scambiatore di calore 12 raggiunga la sua posizione operativa rispetto alla semi-parte 11a dell’involucro di contenimento 11 che reca il secondo corpo 24. In altre parole, lo scambiatore di calore 12 si auto-posiziona quando il primo corpo 23 è inserito nel secondo corpo 24.

Nel caso in cui l’organo di tenuta idraulica 50 sia realizzato in accordo con la terza variante, viene iniettato il materiale polimerico attraverso il foro di iniezione 55 in modo tale da realizzare la tenuta di fluido tra la porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 ed il secondo corpo 24.

Attraverso le operazioni sopra descritte il terminale di accoppiamento 22 è reso operativo ed è garantita la tenuta di fluido sia nei confronti del primo fluido termovettore che nei confronti del secondo fluido termovettore.

Si noti che quanto sopra si applica sia nel caso in cui la porzione di accoglimento 35 e la porzione di raccordo 36 del secondo corpo 24 del terminale di accoppiamento 22 presentino rispettive direzioni di sviluppo assiale sostanzialmente parallele, sia quando la porzione di accoglimento 35 e la porzione di raccordo 36 presentano rispettive direzioni di sviluppo assiale tra di loro inclinate.

In altre parole, il secondo corpo 24 può essere configurato sia per collegare un condotto di un impianto idraulico che giaccia lungo una stessa direzione assiale della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12, sia per collegare un condotto di un impianto idraulico che giaccia lungo una direzione assiale diversa dalla direzione assiale della porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12.

A titolo esemplificativo, la figura 4 illustra un secondo corpo 24 nel quale la direzione assiale della porzione di raccordo è inclinata di circa 90° rispetto alla direzione assiale della porzione di accoglimento 35.

In entrambi i casi, come più volte detto, la forma, su un piano radiale, della cavità passante 37 in corrispondenza della porzione terminale della porzione di raccordo 36 è circolare e la forma, su un piano radiale, della cavità passante 37 in corrispondenza della porzione di accoglimento 35 è controsagomata alla porzione anulare 25 del primo corpo 23 (che nelle forme realizzative illustrare è sostanzialmente ovale).

Quanto sopra descritto in relazione al terminale di accoppiamento 22 per la prima porzione terminale 15 dello scambiatore di calore 12 si applica identicamente alla terminale di accoppiamento 22 per la seconda porzione terminale 16 dello scambiatore di calore 12.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cella di scambio termico (10) comprendente: - un involucro di contenimento (11) comprendente una prima apertura (17); - uno scambiatore di calore (12) comprendente almeno un condotto tubolare (13), per il passaggio di un primo fluido termovettore, avvolto secondo una pluralità di spire (14) e comprendente una prima porzione terminale (15), lo scambiatore di calore (12) essendo montato nell’involucro di contenimento (11) con la prima porzione terminale (15) rivolta verso la prima apertura (17) del corpo di contenimento (11); - un terminale di accoppiamento (22) attivo in corrispondenza della prima apertura (17) dell’involucro di contenimento (11) e comprendente: - un primo corpo (23) comprendente una porzione anulare (25), dotata di un’estremità libera (29), e configurata per essere attraversata lungo una direzione assiale dalla prima porzione terminale (15) dello scambiatore di calore (12); - un secondo corpo (24) comprendente una porzione di accoglimento (35) ed una porzione di raccordo (36), la porzione di accoglimento (35) e la porzione di raccordo (36) essendo attraversate da una stessa cavità passante (37) definita da una parete interna (40) del secondo corpo (24), in cui la porzione anulare (25) del primo corpo (23) con la prima porzione terminale (15) dello scambiatore di calore (12) sono scorrevolmente inserite nella cavità interna passante (37) in corrispondenza della porzione di accoglimento (35) del secondo corpo (24); - un organo di tenuta idraulica (50) posto all’interno della cavità passante (37) del secondo corpo (24) in corrispondenza della porzione di accoglimento (35) e posto in relazione di contatto in direzione radiale tra la prima porzione terminale (15) dello scambiatore di calore (12) e la parete interna (40) del secondo corpo (24), in cui l’organo di tenuta idraulica (50) è trattenuto in direzione assiale dalla porzione anulare (25) del primo corpo (23).
2. 2. Cella di scambio termico (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo corpo (23) del terminale di accoppiamento (22) comprende organi di trattenimento configurati per contrastare una spinta in direzione assiale dell’organo di tenuta idraulica (50).
3. 3. Cella di scambio termico (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto primo corpo (23) del terminale di accoppiamento (22) comprende una parete di invito (31) che si sviluppa dalla porzione anulare (25) in allontanamento assiale dalla stessa; la parete di invito (31) comprendendo una battuta (34) configurata per attestarsi in appoggio contro una spira (14) dello scambiatore di calore (12).
4. 4. Cella di scambio termico (10) secondo le rivendicazioni 2 e 3, in cui detta parete di invito (31) e detta battuta (34) della parete di invito (31) definiscono detti organi di trattenimento.
5. 5. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui una parete radialmente esterna (26) del primo corpo (23) comprende, in corrispondenza dell’estremità libera (29) della porzione anulare (25), una porzione rastremata (28) verso il secondo corpo (24).
6. 6. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di accoglimento (35) del secondo corpo (24) comprende uno spallamento anulare (41) che aggetta dalla parete interna (40) che definisce un arresto di fine corsa per l’inserimento del primo corpo (23) nel secondo corpo (24).
7. 7. Cella di scambio termico (10) secondo le rivendicazioni 5 e 6, in cui lo spallamento anulare (41) è controsagomato alla porzione rastremata (28) della parete radialmente esterna (26) del primo corpo (23).
8. 8. Cella di scambio termico (10) secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la parete di invito (41) del primo corpo (23) è inclinata rispetto ad un piano assiale per definire un invito all’inserimento della porzione terminale (15) dello scambiatore di calore (12) all’interno della porzione anulare (25) del primo corpo (23).
9. 9. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo corpo (24) del terminale di accoppiamento (22) è posto sulla prima apertura (17) dell’involucro di contenimento (11) ed è integrale con l’involucro di contenimento (11).
10. 10. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui il secondo corpo (24) del terminale di accoppiamento (22) è posto sulla prima apertura (17) dell’involucro di contenimento (11) e comprende elementi di vincolo (44) per vincolarsi all’involucro di contenimento (11) in corrispondenza della prima apertura (17) dello stesso.
11. 11. Cella di scambio termico (10) secondo la rivendicazione 10, comprendente un elemento di tenuta idraulica (47) posto ed attivo tra una superficie esterna (48) del secondo corpo (24) del terminale di accoppiamento (22) e l’involucro di contenimento (11).
12. 12. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di accoglimento (35) e la porzione di raccordo (36) del secondo corpo (24) del terminale di accoppiamento (22) presentano rispettive direzioni di sviluppo assiale sostanzialmente parallele.
13. 13. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui la porzione di accoglimento (35) e la porzione di raccordo (36) del secondo corpo (24) del terminale di accoppiamento (22) presentano rispettive direzioni di sviluppo assiale tra di loro inclinate, preferibilmente di circa 90°.
14. 14. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la forma della cavità passante (37) del secondo corpo (24), valutata su un piano radiale in corrispondenza della porzione di accoglimento (35), è diversa dalla forma della cavità passante (37) del secondo corpo (24) valutata su un piano radiale in corrispondenza della porzione di raccordo (36).
15. 15. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la forma della cavità passante (37) in corrispondenza della porzione di accoglimento (35) del secondo corpo (24) è controsagomata alla porzione anulare (25) del primo corpo (23).
16. 16. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la forma, su un piano radiale, della cavità passante (37) in corrispondenza di una seconda estremità (39) del secondo corpo (24) è circolare.
17. 17. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di accoglimento (35) del secondo corpo (24) comprende una parete di battuta anulare (51) che aggetta dalla parete interna (40), l’organo di tenuta idraulica (50) comprendendo una guarnizione idraulica posta in direzione assiale tra la parete di battuta anulare (51) e l’estremità libera (29) della porzione anulare (25) del primo corpo (23).
18. 18. Cella di scambio termico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’organo di tenuta idraulica (50) comprende un primo elemento anulare di tenuta (52) solidale al primo corpo (23) del terminale di accoppiamento (22) e posto in posizione radialmente esterna sulla porzione anulare (25) ed un secondo elemento anulare di tenuta (53) solidale al primo corpo (23) del terminale di accoppiamento (22) e posto in posizione radialmente interna sulla porzione anulare (25).
19. 19. Cella di scambio termico (10) secondo la rivendicazione 18, in cui la porzione anulare (25) del primo corpo (23) comprende una scanalatura anulare per alloggiare il primo elemento anulare di tenuta (52).
20. 20. Cella di scambio termico (10) secondo la rivendicazione 18 o 19, in cui la porzione anulare (25) del primo corpo (23) comprende una pluralità di fori radiali passanti (54) per collegare tra loro il primo (52) ed il secondo elemento anulare di tenuta (53).