ITMI20030593U1

ITMI20030593U1 - Scambiatore di calore perfezionato

Info

Publication number: ITMI20030593U1
Authority: IT
Inventors: Remo Castelli
Original assignee: Giannoni S P A
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-06-17
Also published as: ES1059250U; ES1059250Y; FR2865270A3; GB0425781D0; DE202004018727U1; GB2409261A

Description

Titolo : Scambiatore di calore perfezionato

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce ad uno scambiatore di calore. In particolare, il trovato si riferisce ad uno scambiatore di calore bitermico gas-liquido, il quale trova un preferito sebbene non esclusivo impiego come scambiatore bitermico gas-acqua in apparecchi scalda-acqua destinati sia all'impiego domestico, sia all'impiego in complessi di abitazioni.

Nell'ambito della presente descrizione e delle successive rivendicazioni, con il termine di: scambiatore di calore bitermico gas-liquido, si intende indicare uno scambiatore di calore che consente di effettuare uno scambio termico tra un gas fluente all'esterno dello scambiatore, un primo liquido termovettore in relazione di scambio termico con detto gas e un secondo liquido termovettore in relazione di scambio termico con il gas e/o il primo liquido termovettore. In particolare, nel caso di impiego in apparecchi scalda-acqua, il primo liquido termovettore è generalmente costituito dall'acqua di riscaldamento ambienti o acqua primaria, mentre il secondo liquido termovettore è generalmente costituito dall'acqua sanitaria.

Nell'ambito della presente descrizione e delle successive rivendicazioni, con il termine di: liquido termovettore, si intende invece indicare un qualsiasi liquido in grado di ricevere/cedere calore da/a sorgenti termiche esterne e di trasportare il calore in punti diversi di un sistema in cui tale fluido circola.

Scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione uno scambiatore di calore bitermico gasliquido, in particolare uno scambiatore bitermico gas-acqua per un apparecchio scalda-acqua, costruttivamente più semplice e di fabbricazione meno onerosa rispetto agli scambiatori noti di pari potenzialità,

Il presente rovato riguarda pertanto uno scambiatore di calore bitermico gas-liquido comprendente:

una pluralità di primi condotti tubolari per la circolazione di un primo liquido termovettore;

una pluralità di secondi condotti tubolari per la circolazione di un secondo liquido termovettore, detti secondi condotti tubolari essendo montati all'interno dei primi condotti tubolari;

- almeno un raccordo di ingresso ed almeno un raccordo di uscita del secondo liquido termovettore associati ad una estremità libera di un primo e di un secondo condotto tubolare di detta pluralità di secondi condotti tubolari, il quale si caratterizza per il fatto che detti raccordi di ingresso e di uscita del secondo liquido termovettore sono ricavati di pezzo in corrispondenza di detta estremità libera di detti primo e secondo condotto tubolare della pluralità di secondi condotti tubolari.

Questa soluzione permette vantaggiosamente di ottenere uno scambiatore di calore bitermico costruttivamente più semplice rispetto a quelli noti di pari potenzialità e ingombro.

Grazie al fatto che i raccordi di ingresso e di uscita del secondo liquido termovettore vengono ricavati di pezzo, è infatti vantaggiosamente possibile evitare l'impiego di raccordi saldati che complicano le operazioni di fabbricazione dello scambiatore di calore.

Questa complicazione operativa è particolarmente avvertita ogniqualvolta i raccordi sono realizzati in un materiale strutturale diverso da quello costituente i secondi condotti tubolari, come di fatto avviene nella stragrande maggioranza cei casi essenzialmente per ragioni di costo. I costruttori di questo tipo di scambiatori di calore, infatti, adottano di solito condotti tubolari in rame e raccordi in lega di ottone, un materiale strutturale decisamente meno costoso del precedente pur essendo lavorabile meccanicamente nel modo desiderato,

In questo caso, oltre alle problematiche legate alla saldatura tra materiali diversi, possono manifestarsi problemi nella fase di saldobrasatura a cui deve essere successivamente sottoposto lo scambiatore, poiché componenti della lega di saldatura impiegata per saldare i raccordi possonο precipitare nel forno di saldobrasatura danneggiandolo o diminuendone la resa.

L' impiego di raccordi in lega di ottone, inoltre, può alterare in modo indesiderato l'equilibrio della atmosfera controllata del forno di saldobrasatura in seguito alla vaporizzazione parziale dello zinco (uno dei componenti della lega) che può influenzare in modo negativo la qualità delle saldature ottenute.

Viceversa, la predisposizione di raccordi formati di pezzo consente vantaggiosamente non solo di evitare i suddetti problemi di fabbricazione, ma anche di ridurre sostanzialmente a zero la probabilità di perdite o rotture che si possono verificare in corrispondenza di zone strutturalmente più deboli, come ad esempio in corrispondenza dei cordoni di saldatura.

La realizzazione di uno scambiatore di calore bitermico secondo il presente trovato permette inoltre una vantaggiosa semplificazione del procedimento di fabbricazione dello scambiatore stesso, in quanto le fasi di saldatura dei raccordi esterni e di successiva verifica della tenuta delle saldature possono essere omesse,

È quindi evidente che il presente trovato non solo mette a disposizione uno scambiatore di calore bitermico costruttivamente più semplice, ma consente anche di realizzare una vantaggiosa riduzione dei costi di produzione dello stesso.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi di uno scambiatore di calore bitermico secondo il presente trovato risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata, fatta qui di seguito, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati. In tali disegni:

- la figura 1 è una vista prospettica in parziale sezione di una forma di realizzazione preferita di uno scambiatore di calore bitermico secondo il presente trovato;

- la figura 2 è una vista in sezione longitudinale dello scambiatore di figura 1;

- la figura 3 è una vista frontale dello scambiatore di figura 1 secondo la direzione della freccia A di figura 2; - la figura 4 è una vista in sezione longitudinale di una forma di realizzazione alternativa dello scambiatore di figura 1;

5 è una vista frontale dello scambiatore di figura 4 secondo la direzione della freccia A di figura 4. In tali figure, con 1 è complessivamente indicato uno scambiatore di calore bitermico gas-liquido in accordo con una forma di realizzazione preferita del presente trovato. Lo scambiatore 1 è in particolare uno scambiatore di calore bitermico gas-acqua per un apparecchio scalda-acqua adatto al riscaldamento contemporaneo di acqua di riscaldamento ambienti o acqua primaria e di acqua sanitaria, di per sé convenzionale e non rappresentato.

Lo scambiatore 1 comprende (figura 1) una pluralità di primi condotti tubolari 2, sostanzialmente rettilinei e tra loro paralleli, all'interno dei quali è montata una rispettiva pluralità di secondi condotti tubolari 3. Tra ciascun condotto tubolare 2 (esterno) e il corrispondente condotto tubolare 3 (interno) viene pertanto definita almeno una intercapedine 4, per la circolazione dell'acqua di riscaldamento ambienti, mentre l'acqua sanitaria viene fatta circolare all'interno dei condotti tubolari 3.

Nella forma di realizzazione preferita illustrata, i condotti tubolari 2 sono associati, preferibilmente da parti assialmente contrapposte, a rispettivi collettori 5, 6 di raccolta dell'acqua primaria, i quali sono in comunicazione di fluido con le intercapedini 4.

In tal modo, le intercapedini 4 ed i collettori 5 e 6 definiscono nello scambiatore 1 un primo percorso di liquido destinato alla circolazione dell'acqua primaria, mentre i condotti tubolari 3 definiscono un secondo percorso di liquido destinato alla circolazione dell'acqua sanitaria .

Un raccordo di ingresso 13 ed un raccordo di uscita 15 dell'acqua sanitaria sono ricavati di pezzo in corrispondenza di estremità libere 12, 14 di un primo e di un secondo condotto tubolare della pluralità di condotti tubolari 3, indicati nelle figure con i riferimenti 3a e 3b.

Preferibilmente, i condotti 3a e 3b sono posizionati da parti lateralmente contrapposte della pluralità di condotti tubolari 3 (vedi figura 1).

Preferibilmente, i raccordi 13, 15 sono ricavati di pezzo in una posizione assialmente esterna rispetto ai collettori 5, 6.

Ciascun collettore 5, 6 comprende una parete posteriore 9 ed una parete anteriore 10, preferibilmente sostanzialmente planari e tra loro parallele.

Sulle pareti posteriori 9 è ricavata una pluralità di aperture 91 atte ad accogliere le estremità assialmente contrapposte dei condotti tubolari 2. Sulle pareti anteriori 10 è invece ricavata una corrispondente pluralità di aperture 101 atte ad accogliere estremità assialmente contrapposte dei condotti tubolari 3, i quali vengono prolungati all'interno dei collettori 5, 6 fino a fuoriuscire sostanzialmente dalle pareti anteriori 10 in corrispondenza di tali aperture 101, come meglio visibile nelle figure 4 e 6.

Ciò rende possibile sia la formazione di pezzo dei raccordi 13, 15 come sopra descritto, sia la predisposizione di connessioni tra i condotti tubolari 3, illustrate meglio nel seguito.

Sulla parete anteriore 10 del collettore 6 sono anche ricavati idonei elementi di raccordo (non mostrati) tra lo scambiatore ed un circuito esterno dell'acqua primaria (anch'esso non mostrato).

I condotti tubolari 2 sono preferibilmente collegati in modo da risultare almeno in parte in serie tra loro, Anche i condotti tubolari 3 sono preferibilmente collegati in serie tra loro; ancor più preferibilmente, i condotti tubolari 3 sono collegati tra loro così da definire un percorso sostanzialmente a serpentino, esteso tra il raccordo di ingresso 13 e il raccordo di uscita 15 dell'acqua sanitaria. Tale percorso è realizzato associando una pluralità di raccordi a U 11 a coppie di estremità libere dei condotti tubolari 3 in corrispondenza delle aperture 101 ricavate sulle pareti anteriori 10 dei collettori 5, 6.

Preferibilmente, i condotti tubolari 3 sono coassialmente montati all'interno dei condotti tubolari 2 così da ottenere una ottimale distribuzione del flusso di acqua primaria nell'intercapedine 4.

Preferibilmente, la sezione retta dei condotti tubolari 3, varia assialmente, ed è preferibilmente sostanzialmente lanceolata in corrispondenza dei condotti tubolari 2, preferibilmente sostanzialmente ellittica in corrispondenza dei collettori 5, 6 e delle aperture 101 e preferibilmente sostanzialmente circolare in corrispondenza dei raccordi 13, 15.

Preferibilmente, la sezione dei condotti tubolari 2 è invece assialmente costante e, ancor più preferibilmente, sostanzialmente ellittica.

Preferibilmente, lo scambiatore 1 comprende anche una pluralità di alette di scambio termico 7 (mostrate solo in parte in figura 1) esternamente associate ai condotti tubolari 2, ad esempio mediante saldobrasatura. Tali alette di scambio termico 7 sono preferibilmente parallele e distanziate a passo tra loro; esse vengono serrate a pacco tra i collettori 5, 6 e formano, insieme ai condotti tubolari 2 e 3, un fascio tubiero alettato complessivamente indicato con 8.

Preferibilmente, i condotti tubolari 2, i condotti tubolari 3 e quindi i raccordi 13, 15, le alette 7 ed collettori 5, 6 sono realizzati in un idoneo metallo avente buone caratteristiche di conducibilità termica, ad esempio rame. I raccordi 13, 15, ricavati di pezzo dai condotti tubolari 3a e 3b, possono essere ottenuti per mezzo di un procedimento di deformazione plastica, di per sé noto e qui non descritto in dettaglio, delle estremità libere 12, 14 di tali condotti.

Preferibilmente , la formazione dei raccordi 13, 15 viene realizzata dopo che lo scambiatore 1 è stato completamente assemblato e sottoposto a saldobrasatura, al fine di evitare eventuali deformazioni che tali raccordi 13, 15 potrebbero subire nel forno di saldobrasatura.

Nel momento in cui i raccordi 13, 15 vengono formati, essi vengono preferibilmente già conformati per adattarsi alla raccorderia dell'apparecchio scalda-acqua al quale lo scambiatore 1 è destinato, così da conseguire una vantaggiosa flessibilità di impiego dello scambiatore 1. In accordo con una prima forma realizzativa preferita, i raccordi 13, 15 possono essere sostanzialmente rettilinei come illustrato nelle figure 1, 2 e 3.

In una forma di realizzazione preferita alternativa, i raccordi 13, 15 possono comprendere almeno un tratto 16 conformato sostanzialmente a gomito come illustrato nelle figure 4 e 5.

In particolare, è possibile prevedere, qualora 1'accoppiamerto con l'apparecchio scalda-acqua lo richieda, raccordi 13, 15 con un gomito a circa 90°.

Naturalmente, al trovato sopra descritto un tecnico del ramo potrà apportare ulteriori modifiche e varianti allo scopo di seddisfare specifiche e contingenti esigenze applicative, modifiche e varianti comunque rientranti nell'ambito di protezione quale definito dalle successive rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) comprendente: una pluralità di primi condotti -tubolari (2) per la circolazione di un primo liquido termovettore; una pluralità di secondi condotti tubolari (3) per la circolazione di un secondo liquido termovettore, detti secondi condotti tubolari (3) essendo montati all'interno dei primi condotti tubolari (2); - almeno un raccordo di ingresso (13) ed almeno un raccordo di uscita (15) del secondo liquido termovettore associati ad una estremità libera (12, 14) di un primo (3a) e di un secondo (3b) condotto tubolare di detta pluralità di secondi condotti tubolari (3), caratterizzato dal fatto che detti raccordi di ingresso (13) e di uscita (15) del secondo liquido termovettore sono ricavati di pezzo in corrispondenza di detta estremità libera (12, 14) di detti primo (3a) e secondo (3b) condotto tubolare della pluralità di secondi condotti tubolari (3).
2. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti primi condotti tubolari (2) sono associati da parti assialmente contrapposte a rispettivi collettori (5, 6) di raccolta del primo liquido termovettore.
3. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detti almeno un raccordo di ingresso (13) e di uscita (15) del secondo liquido termovettore sono ricavati di pezzo in una posizione assialmente esterna rispetto a detti collettori (5, 6).
4. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti primi condotti tubolari (2) sono almeno in parte collegati in serie tra loro.
5. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti secondi condotti tubolari (3) sono collegati in serie tra loro.
6. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detti secondi condotti tubolari (3) sono collegati tra loro così da definire un percorso sostanzialmente a serpentino.
7. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti secondi condotti tubolari (3) sono coassialmente montati in detti primi condotti tubolari (2).
8. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, comprendente ulteriormente una pluralità di alette di scambio termico (7) esternamente associate a detti primi condotti tubolari (2).
9. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo le rivendicazioni 2 e 8, in cui i primi condotti tubolari (2), i secondi condotti tubolari (3), le alette di scambio termico (7) e detti collettori (5, 6) sono realizzati in rame.
10. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti almeno un raccordo di ingresso (13) e almeno un raccordo di uscita (15) del secondo liquido termovettore sono sostanzialmente rettilinei .
11. Scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti almeno un raccordo di ingresso (13) e almeno un raccordo di uscita (15) del secondo liquido termovettore comprendono almeno un tratto (16) conformato sostanzialmente a gomito.
12. Apparecchio scalda-acqua comprendente uno scambiatore di calore bitermico gas-liquido (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.