IT201900011568A1

IT201900011568A1 - Aletta a resistenza migliorata e relativa batteria di scambio termico.

Info

Publication number: IT201900011568A1
Application number: IT102019000011568A
Authority: IT
Inventors: Paolo Zapparoli
Original assignee: Air Hex Alonte S R L
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-01-12
Also published as: EP3764049A1; HUE060008T2; RS63828B1; PT3764049T; EP3764049B1; ES2929873T3

Description

ALETTA A RESISTENZA MIGLIORATA E RELATIVA BATTERIA DI SCAMBIO TERMICO

La presente invenzione si riferisce ad una aletta a resistenza migliorata e ad una relativa batteria di scambio termico.

Uno scambiatore di calore ad aria comprende:

- una serie di tubi, dei distributori (collettori) e delle curvette all’interno dei quali scorre un fluido, che potrebbe essere acqua, acqua ed antigelo, refrigerante , olio, etc.;

- una matrice di alette che, fissate ai tubi, creano la superficie secondaria dello scambiatore che viene messa a contatto con un fluido che generalmente è aria ambiente;

- un telaio che racchiude i precedenti componenti.

Questo assieme, che viene ad esempio chiamato “batteria”, “pacco alettato”, “coil”, etc. può essere inserito in un prodotto chiamato “scambiatore di calore ad aria” quando affiancato ad altri componenti come elettroventole, carpenteria (Casing), accessori elettrici, etc..

Le alette sono normalmente prodotte da un rotolo di nastro di metallico, il cosiddetto “coil”, ad esempio di alluminio, mediante raddrizzatura, punzonatura e taglio per formare una matrice di alette tra loro parallele all’interno della quale si inseriscono i tubi.

Oggigiorno, sono richieste dal mercato batterie di scambio termico più durature che possano essere installate in ambienti chimicamente più aggressivi, aventi resistenza meccanica maggiore per evitare danni causati da incauta movimentazione o cattiva installazione oppure per prevenire danni causati durante la pulizia dello scambiatore.

Inoltre, la tendenza del mercato è costantemente quella di investire il meno possibile in questo componente.

L’attuale tecnologia di fabbricazione crea alette che presentano i seguenti inconvenienti:

- hanno bordi tagliati, non protetti dal trattamento superficiale (epossidico o uretanico), se presente;

- risultano piuttosto deboli al processo di pulizia; - risentono del fenomeno dell’abrasione quando installate ed operanti in presenza di aria polverosa, contenente sabbia o particelle solide in genere.

A questi limiti si pone attualmente rimedio con soluzioni onerose quali:

- verniciare l’intera batteria attraverso un processo generalmente a spruzzo o realizzato come una sorta di lavaggio; questa soluzione costosa implica anche costi di trasporto verso aziende specializzate e fermi produttivi con aumento dei tempi di produzione della batteria per il trattamento, l’asciugatura e la logistica in genere;

-verniciare il solo bordo spesso a rullo ed a mano con impossibilità di verifica della qualità della copertura, scarsa ripetibilità e scarsa durata nel tempo;

- aumentare gli spessori delle alette, causando l’aumento del costo dell’aletta quasi proporzionalmente con lo spessore dell’aletta e scontrandosi in caso di spessori elevati con i limiti di produttività, ad esempio limiti dovuti alla dimensione della pressa (tonnellaggio), alla reperibilità del materiale o a limiti strutturali del prodotto;

- utilizzare materiali più duri e resistenti, che come nel caso precedente, possono scontrarsi con i limiti della pressa o dei fornitori e sicuramente portano ad un aumento dei costi e perdita di competitività del prodotto.

Ai precedenti aspetti negativi si aggiunge l’impatto ambientale nel caso di verniciature (inquinamento) ed il costo in termini energetici per realizzare alette di spessore maggiore o di materiale più nobile.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una aletta a resistenza migliorata e una relativa batteria di scambio termico che risolvano gli inconvenienti sopra citati.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare una aletta a resistenza migliorata e una relativa batteria di scambio termico particolarmente semplici e funzionali, con costi contenuti.

Questi scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando una aletta a resistenza migliorata e una relativa batteria di scambio termico come esposto nelle rivendicazioni indipendenti.

Ulteriori caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi di una aletta a resistenza migliorata e di una relativa batteria di scambio termico secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 è una vista schematica di una batteria di scambio termico;

la figura 2 mostra una porzione di batteria recante alette secondo l’arte nota viste dall’alto;

la figura 3 mostra una porzione di batteria recante alette a resistenza migliorata secondo l’invenzione viste dall’alto;

la figura 4 mostra un particolare ingrandito di figura 3.

Con riferimento alle figure 3 e 4, viene mostrata una aletta a resistenza migliorata 10, atta ad essere inserita in una batteria di scambio termico 100, mostrata schematicamente in figura 1.

La batteria di scambio termico 100 comprende un collettore di ingresso 101 di un primo fluido quale ad esempio acqua, acqua ed antigelo, refrigerante, olio, un collettore di uscita 102 del primo fluido, una serie di tubi 103 collegati ai due collettori 101 e 102, una matrice 110 di alette 10 parallele che, fissate ai tubi 103, creano la superficie secondaria dello scambiatore che viene messa a contatto con un secondo fluido generalmente costituito da aria ambiente, nonché un telaio 120, a cui sono fissati i bordi opposti superiore ed inferiore delle alette 10 e che racchiude i precedenti componenti.

In figura 1 è mostrata con le frecce F1 e F2 la direzione di ingresso e di uscita del primo fluido nella batteria 100; nonché con le frecce A1 e A2 la direzione di ingresso e di uscita del secondo fluido, ovvero dell’aria, nella batteria 100.

Le figure 2 e 3 mostrano porzioni di batteria realizzate secondo una realizzazione semplificata adatta ad accogliere solo due tubi passanti attraverso collarini cavi 12. Resta inteso che i tubi attraversanti la batteria 100 possono essere in numero qualunque e che le alette 10 saranno dotate di un corrispondente numero di collarini 12 secondo quanto noto.

A differenza delle alette 10’ realizzate secondo l’arte nota, mostrate in figura 2, l’aletta a resistenza migliorata 10, secondo una realizzazione preferita della presente invenzione, ha almeno bordi opposti 20in e 20out entrambi di forma arrotondata, ognuno formato da un lembo 11 dell’aletta 10 ripiegato su se stesso.

I bordi arrotondati 20in e 20out costituiscono il bordo frontale di ingresso ed il bordo posteriore di uscita della batteria di scambio termico 100.

Secondo la realizzazione preferita dell’invenzione, entrambi i bordi opposti arrotondati 20in e 20out hanno i lembi 11 ripiegati sullo stesso lato dell’aletta 10.Per semplicità costruttiva, i lembi 11 sono ripiegati sullo stesso dell’aletta 10, secondo quanto mostrato nelle figure, ma è possibile realizzarli anche sui lati opposti in funzione del processo utilizzato per lavorare l’aletta.

In particolare, secondo una versione semplificata dell’invenzione, almeno il bordo di entrata 20in, dovrà avere forma arrotondata per ridurre le turbolenze nella zona di ingresso dell’aria della batteria 100 e per favorire l’ingresso dell’aria tra le alette.

Ogni lembo 11 ripiegato è schiacciato in perfetta aderenza alla superfice dell’aletta 10.

Dopo la piegature, le superfici della aletta e del lembo 11, tra loro affiancate, vengono schiacciate per aumentare la resistenza meccanica e garantire che le alette 10 siano perfettamente parallele e stabili in quella posizione. Pertanto, lo spessore complessivo della zona ripiegata adiacente al bordo arrotondato 20in, 20out è leggermente minore uguale al doppio dello spessore del nastro metallico utilizzato per formare l’aletta 10.

Le alette a resistenza migliorata 10 secondo l’invenzione sono realizzate da nastro metallico, che può essere sia dotato di pretrattamento anticorrosione sia privo di pretrattamento, ed avente un spessore ad esempio maggiore o uguale a 0.9 mm.

La soluzione migliore per ridurre i tempi e la movimentazione dell’aletta 10 in produzione è inserire lo strumento per realizzare la lavorazione di ripiegatura nella pressa che forma l’aletta da nastro metallico.

In alternativa potrebbe anche essere realizzata esternamente alla pressa.

L’aletta a resistenza migliorata 10 secondo l’invenzione deve presentare bordi arrotondati privi di difetti superficiali, quali cricche, ed esenti da corrosione maggiore di quella che si potrebbe formare nelle zone non soggette alla lavorazione di ripiegature.

Questo può essere verificato ad esempio con un controllo (al microscopio) della superficie dopo lavorazione per verificare l’assenza di danni superficiali e, se utilizzata un’aletta pre-tratta contro la corrosione (trattamenti in genere epossidici o uretanici), attraverso un test in nebbia salina.

La presenza di cricche e difetti superficiali è una indicazione che il materiale base scelto non è adatto alla lavorazione e se fosse pre-verniciato ci sarebbe l’ulteriore aggravante dato il pericolo di distacco e/o la rottura del film protettivo con conseguente rischio di lasciare la zona “scoperta” e soggetta ad eventuale corrosione.

L’aletta a resistenza migliorata e la relativa batteria di scambio termico oggetto della presente invenzione hanno il vantaggio di ottimizzare la resistenza alla corrosione. Infatti, nel caso utilizzo di aletta tradizionale pre-trattata, nella zona frontale della batteria in cui entra l’aria l’aletta tradizionale presenta il taglio (privo di pretrattamento); pertanto il materiale base subisce il processo di corrosione che porta ad un duplice effetto di erosione del substrato e di distacco del film del trattamento (mancando il substrato, la pellicola di trattamento si stacca e contribuisce all’ostruzione del passaggio d’aria). Nell’aletta 10 secondo l’invenzione, il bordo di entrata arrotondato 20in e privo di cricche è già protetto dal trattamento superficiale che è realizzato direttamente sul nastro metallico pretrattato da cui si ricava l’aletta. Si rende pertanto superfluo il trattamento superficiale della batteria o del solo bordo. In questo caso sarà sufficiente selezionare ed acquistare il nastro pretrattato adatto alla lavorazione.

Altro vantaggio dell’aletta secondo l’invenzione, con o senza pre-trattamento, è quello di rinforzare meccanicamente il bordo, per effettuare la pulizia o per resistere maggiormente all’abrasione quando installata in ambienti polverosi o sabbiosi.

Altro vantaggio è costituito in tutti i casi, con o senza pre-trattamento, dalla possibilità di prevedere una aletta di spessore inferiore oppure di un materiale meno resistente/costoso e più economica rispetto la soluzione normalmente usata. Questo perché il bordo rinforzato conferisce alla singola aletta una resistenza meccanica superiore.

Vantaggiosamente, i bordi di forma arrotondata permettono di evitare ferite in caso di contatto accidentale.

L’aletta a resistenza migliorata e la relativa batteria di scambio termico così concepite sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Aletta a resistenza migliorata (10) per una batteria di scambio termico (100), caratterizzata dal fatto che almeno un bordo frontale di entrata (20in) ha forma arrotondata ed è formato da un lembo (11) dell’aletta (10) ripiegato su se stesso.
2) Aletta secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che almeno anche un bordo opposto posteriore di uscita (20out) ha forma arrotondata ed è formato da un lembo (11) dell’aletta (10) ripiegato su se stesso.
3) Aletta secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti bordi opposti arrotondati (20in e 20out) hanno lembi (11) ripiegati sullo stesso lato dell’aletta (10).
4) Aletta secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti bordi opposti arrotondati (20in e 20out) hanno lembi (11) ripiegati su lati opposti dell’aletta (10).
5) Aletta secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti lembi (11) ripiegati sono schiacciati in aderenza alla superfice dell’aletta (10).
6) Aletta secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che le superfici schiacciate di lembo (11) e aletta (10) sono tra loro parallele.
7) Aletta secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere realizzata in nastro metallico pretrattato.
8) Batteria di scambio termico (100) comprendente un collettore di ingresso (101) di un primo fluido, un collettore di uscita (102) del primo fluido, una serie di tubi (103) collegati ai due collettori (101,102), una matrice (110) di alette (10, 10’) parallele fissate ai tubi (103) formanti una superficie secondaria di scambio a contatto con un secondo fluido, nonché un telaio (120), a cui sono fissati bordi opposti superiore ed inferiore delle alette (10, 10’), caratterizzato dal fatto che dette alette sono alette a resistenza migliorata (10) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti.