ITMO20070263A1

ITMO20070263A1 - Scambiatore di calore.

Info

Publication number: ITMO20070263A1
Authority: IT
Inventors: Adriano Paschetto
Original assignee: Adriano Paschetto
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2009-02-09
Also published as: WO2009019551A2; WO2009019551A3

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: SCAMBIATORE DI CALORE.

La presente invenzione riguarda uno scambiatore di calore. L'invenzione di riferisce in particolare agli scambiatori di calore che comprendono uno o più condotti per il trasporto di un fluido vettore di calore disposti attraverso un elemento alettato che trasmette verso l'ambiente esterno il calore veicolato dal fluido vettore.

Sono noti scambiatori di calore di questo tipo in cui due condotti paralleli sono disposti attraverso una serie di alette tra loro parallele. Tali alette sono provviste ciascuna di due fori attraverso i quali vengono disposti i due tubi. Affinché tra i tubi e le alette vi sia un contatto uniforme, i tubi devono essere alloggiati nei fori con notevole interferenza. A tal fine, tra i tubi ed i fori viene previsto inizialmente un gioco determinato che consente l'introduzione dei tubi attraverso i fori praticati sulle alette. Successivamente all'introduzione dei tubi attraverso i fori praticati sulle alette, i tubi vengono sottoposti ad un'operazione di "mandrinatura" che prevede l'introduzione all'intemo dei tubi di un utensile in grado di determinarne un allargamento radiale per deformazione plastica. Questo tipo di lavorazione è piuttosto lenta e richiede l'utilizzo di macchinari relativamente complessi e costosi che determinano un notevole incremento nei costi di produzione degli scambiatori.

Scopo della presente invenzione è di offrire uno scambiatore di calore che consenta di superare gli inconvenienti degli scambiatori di tipo noto. In particolare lo scambiatore secondo la presente invenzione non richiede una fase di mandrinatura dei tubi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata fatta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, dati a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

- la figura 1 mostra una vista in esploso di uno scambiatore di calore secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra lo scambiatore di figura 1 parzialmente assemblato, con due ingrandimenti di alcuni particolari;

- la figura 3 mostra in esploso un tratto di un battiscopa radiante che comprende lo scambiatore di figura 1 assemblato;

- la figura 4 mostra una vista laterale di un tratto di battiscopa radiante comprendente uno scambiatore secondo la presente invenzione.

Lo scambiatore di calore secondo la presente invenzione comprende almeno un primo 2 ed almeno un secondo 3 elemento sagomato, di sviluppo complessivamente piano, che sono provvisti ciascuno di almeno un primo incavo 21,31. Nella preferita forma di realizzazione dello scambiatore, i primi incavi 21,31 presentano in sezione trasversale un profilo curvo approssimativamente semicircolare. I primi incavi definiscono in positivo, sul rispettivo elemento sagomato, corrispondenti sporgenze 24,34.

Gli elementi sagomati 2,3 sono predisposti per accoppiarsi tra loro in corrispondenza di piani di giunzione A,B in modo che i primi incavi 21,31 si affaccino tra loro delimitando complessivamente un primo canale. Entro tale primo canale è alloggiabile un tubo 4 predisposto per il trasporto di un fluido vettore di calore. Nella preferita forma di realizzazione dello scambiatore, i primi incavi sono conformati e dimensionati in modo da alloggiare con notevole interferenza il tubo 4. Ciò garantisce un contatto uniforme tra la superficie esterna del tubo 4 e la superficie dei primi incavi 21,31.

Vantaggiosamente il primo ed il secondo elemento sagomato 2,3 possono essere provvisti di secondi incavi 23,33 che sono predisposti per affacciarsi tra loro delimitando complessivamente un secondo canale entro il quale è alloggiabile un secondo tubo 5. Come visibile in figura 1, i secondi incavi 23,33 sono sostanzialmente uguali ai primi incavi 21,31 e, analogamente a quanto descritto riguardo ai primi incavi, sono conformati e dimensionati in modo da alloggiare con notevole interferenza il secondo tubo 5 al fine di garantire un contatto uniforme tra la superficie esterna del secondo tubo 5 e la superficie dei secondi incavi 23,33. I secondi incavi definiscono in positivo, sul rispettivo elemento sagomato, corrispondenti seconde sporgenze 25,35.

Il primo ed il secondo elemento sagomato sono provvisti inoltre di una pluralità di alette 22,32 che sporgono dalla parte opposta rispetto agli incavi 21,31,23,33, ovvero dalla stessa parte delle sporgenze 24,34,25,35.

Come visibile in figura 1 ed in figura 2, il primo ed il secondo elemento sagomato 2,3 sono uguali tra loro e sono disposti simmetricamente. Ciascuno di essi è costituito da una lamina di materiale termoconduttore, ad esempio una lamiera di alluminio, che definisce complessivamente un piano di giunzione A,B. Ogni lamina reca impressi gli incavi 21,23,31,33 che definiscono in positivo le sporgenze 24,34,25,35. Gli incavi 21,23,31,33 sono tra loro paralleli e sono alternati a tre file di alette 22,32 che sporgono dalla stessa parte delle sporgenze 24,34,25,35 rispetto al piano di giunzione A,B. Le alette 22,32 sono ricavate dalla lamina stessa e sono costituite in sostanza da lembi rettangolari della lamina tagliati lungo tre lati e ripiegati ad angolo retto lungo un quarto lato in corrispondenza del quale sono collegati alla lamina. Gli elementi sagomati 2,3 nella forma sopra descritta possono essere realizzati attraverso lo stampaggio di una lamina o di una lamiera. Mediante un'unica fase di stampaggio, sulla lamina vengono impressi gli incavi 21,31,23,33 e vengono tranciate e ripiegate le alette 22,32.

La struttura dello scambiatore secondo la presente invenzione, in cui il primo ed il secondo elemento 2,3, provvisti ciascuno di uno o due incavi, vengono tra loro connessi in modo che si definiscano uno o due canali entro i quali sono alloggiati con interferenza uno o due tubi, consente di eliminare completamente l'operazione di mandrinatura dei tubi. Sagomando gli incavi 21,23,31,33 con un diametro interno inferiore rispetto al diametro esterno dei tubi 4,5, quando il primo ed il secondo elemento sagomato vengono tra loro accoppiati sui piani di giunzione A,B si determina un contatto molto serrato tra essi ed i tubi 4,5. In questo modo il calore veicolato dal fluido scorrevole entro i tubi 4,5 si propaga con grande efficienza attraverso gli elementi sagomati 2,3 e le alette 22,32.

Per incrementare l'efficienza dello scambiatore secondo la presente invenzione, esso comprende un terzo elemento sagomato 6, di sviluppo complessivamente piano, che è provvisto di una pluralità di alette 62 sporgenti. Questo terzo elemento sagomato 6 è predisposto per accoppiarsi al primo elemento sagomato 2 in modo che le alette 62 siano rivolte verso le alette 22 del primo elemento sagomato 2. A tal fine il terzo elemento sagomato 6 è provvisto di almeno una porzione di accoppiamento 61, controsagomata alla prima sporgenza 24 del primo elemento sagomato 2, che sporge dalla stessa parte delle alette 62. Tale porzione di accoppiamento 61 presenta un incavo predisposto per posizionarsi a contatto della prima sporgenza 24 del primo elemento sagomato 2 in modo che le alette 22 del primo elemento sagomato 2 non interferiscano con il terzo elemento sagomato 6 e le alette 62 del terzo elemento sagomato 6 non interferiscano con il primo elemento sagomato 2. Il terzo elemento sagomato 6 è preferibilmente provvisto di una seconda porzione di accoppiamento 63, controsagomata alla seconda sporgenza 25 del primo elemento sagomato 2, che sporge dalla stessa parte delle alette 62. La seconda porzione di accoppiamento 63 presenta le medesime caratteristiche della prima porzione di accoppiamento 61 .

Lo scambiatore può inoltre essere provvisto di un quarto elemento sagomato 7, di sviluppo complessivamente piano, che è provvisto di una pluralità di alette 72 sporgenti. Analogamente al terzo elemento sagomato 6, il quarto elemento sagomato 7 è predisposto per accoppiarsi al secondo elemento sagomato 3 in modo che le alette 72 siano rivolte verso le alette 32 del secondo elemento sagomato 3. Anche il quarto elemento sagomato 7 è a tal fine è provvisto di almeno una porzione di accoppiamento 71, controsagomata alla prima sporgenza 34 del secondo elemento sagomato 3, che sporge dalla stessa parte delle alette 72. Tale porzione di accoppiamento 71 presenta un incavo predisposto per posizionarsi a contatto della prima sporgenza 34 del secondo elemento sagomato 3 in modo che le alette 32 del secondo elemento sagomato 3 non interferiscano con il quarto elemento sagomato 7 e le alette 72 del quarto elemento sagomato 7 non interferiscano con il secondo elemento sagomato 3. Anche il quarto elemento sagomato 7 è preferibilmente provvisto di una seconda porzione di accoppiamento 73, controsagomata alla seconda sporgenza 35 del secondo elemento sagomato 3, che sporge dalla stessa parte delle alette 72. La seconda porzione di accoppiamento 73 presenta le medesime caratteristiche della prima porzione di accoppiamento 71.

Preferibilmente il terzo ed il quarto elemento sagomato 6,7 sono uguali tra loro e sono disposti simmetricamente l'uno rispetto all'altro. Analogamente al primo ed al secondo elemento sagomato, anche il terzo ed il quarto elemento sagomato sono costituiti da una lamina di materiale termoconduttore che definisce complessivamente un piano principale C,D. Ciascuna lamina reca impresse le porzioni di accoppiamento 61,63,71,73 che sono in forma di rilievi che sporgono dal rispettivo piano principale C,D e sono dotati di un incavo 61a,63a,71a,73a controsagomato alle sporgenze del primo e del secondo elemento sagomato. L'altezza di questi rilievi sporgenti è maggiore rispetto all'altezza delle alette 22,32 del primo e del secondo elemento sagomato, in modo che le alette non interferiscano con il terzo ed il quarto elemento sagomato. Le porzioni di accoppiamento 61,63,71,73 sono tra loro parallele e sono alternate a tre file di alette 62,72 che, anche in questo caso, sono ricavate dalla lamina stessa e sporgono dalla stessa parte delle porzioni di accoppiamento rispetto ai piani principali C,D. Analogamente alle alette 22,32 del primo e del secondo elemento sagomato, anche le alette 62,72 sono costituite da lembi rettangolari della lamina tagliati lungo tre lati e ripiegati ad angolo retto lungo un quarto lato in corrispondenza del quale sono collegati alla lamina, cosicché anche il terzo ed il quarto elemento sagomato possono essere realizzati attraverso lo stampaggio di una lamina o di una lamiera. Mediante un'unica fase di stampaggio, sulla lamina vengono impresse le porzioni di accoppiamento 61,63,71,73 e vengono tranciate e ripiegate le alette 62,72.

Per i collegamenti reciproci, gli elementi sagomati 2, 3, 6, 7 sono provvisti di appendici sagomate 9 predisposte per inserirsi e bloccarsi in sedi 10. Tali appendici sagomate 9 e sedi 10 sono posizionate in corrispondenza di zone in cui gli elementi sagomati sono tra loro a contatto. In particolare una pluralità di appendici sagomate 9 sono collocate sulla sommità delle prime e delle seconde sporgenze 24,25,34,35 in modo da inserirsi e bloccarsi in corrispondenti sedi 10 collocate sulle prime e seconde porzioni di accoppiamento 61,63,71,73 quando il terzo ed il quarto elemento sagomato 6,7 vengono posti a contatto del primo e del secondo elemento sagomato 2,3. Il primo ed il secondo elemento sagomato 2,3 sono inoltre provvisti di appendici sagomate 9 alternate a sedi 10 disposte sulle superfici destinate ad entrare in contatto in corrispondenza dei piani di giunzione A,B. In particolare il primo ed il secondo elemento sagomato 2,3 sono provvisti di due file di appendici sagomate 9, disposte parallelamente agli incavi 31,33,21,23, alternate a due file di sedi 10. In questo modo, come visibile in figura 1, quando gli elementi sagomati 2,3 vengono tra loro accostati in corrispondenza dei piani di giunzione A,B ciascuna appendice sagomata 9 si inserisce e si impegna in una sede 10 realizzandosi così il collegamento tra i due elementi sagomati 2,3. Come visibile in figura 2, ed in particolare nei due ingrandimenti ad essa uniti, le appendici sagomate 9 sono in forma di elementi tubolari tozzi e le sedi 10 sono in forma di fori. Per determinare l'impegno di un'appendice sagomata in una sede 10, la parete laterale della prima viene allargata e ripiegata verso l'esterno in modo da costringersi sul bordo della sede 10.

In figura 3 è illustrato uno scambiatore 1 secondo la presente invenzione completo di tutti i componenti descritti. Il primo ed il secondo elemento sagomato 2,3 sono tra loro connessi con le alette 22,32 rivolte verso l'esterno e costringono tra loro due tubi 4,5 muniti di raccordi. Il terzo ed il quarto elemento 6,7 sagomato sono associati al secondo ed al terzo elemento sagomato 2,3 con le alette 62,72 rivolte verso l'intemo. Gli elementi alettati costituiscono in sostanza un pacco alettato all'interno del quale sono disposti i tubi 4,5 provvisti di raccordi per il collegamento in serie di più scambiatori 1. Lo scambiatore secondo la presente invenzione è particolarmente indicato per la realizzazione di battiscopa radianti, come visibile nelle figure 3 e 4. A tal fine, lo scambiatore 1 può essere racchiuso tra un primo ed un secondo guscio 15,16 tra loro connessi per mezzo di staffe 17. Il primo guscio 15 è provvisto di fori 15a per il fissaggio ad una parete ed è associato alle staffe 17 ad esempio per mezzo di viti. Le staffe 17 sono sagomate in modo da impegnarsi allo scambiatore 1 per vincolarlo al primo guscio 15 ed alla parete. Il secondo guscio 16 è sagomato in modo da impegnarsi all'esterno delle staffe 17 in modo da ricoprire lo scambiatore 1 cosicché esso non sia visibile dall'esterno.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Scambiatore di calore, caratterizzato dal fatto di comprendere: almeno un primo (2) ed almeno un secondo (3) elemento sagomato, di sviluppo complessivamente piano, che sono provvisti ciascuno di almeno un primo incavo (21,31) e sono tra loro accoppiati in modo che detti primi incavi (21,31) si affaccino tra loro delimitando complessivamente un primo canale entro il quale è alloggiabile un tubo (4), detti primo e secondo elemento sagomato essendo provvisti inoltre di una pluralità di alette (22,32) che sporgono dalla parte opposta rispetto agli incavi (21,31).
2) Scambiatore secondo la rivendicazione 1, in cui detti primo e secondo elemento sagomato (2,3) sono provvisti di secondi incavi (23,33) che sono predisposti per affacciarsi tra loro delimitando complessivamente un secondo canale entro il quale è alloggiabile un secondo tubo (5).
3) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo ed il secondo elemento sagomato (2,3) sono provvisti di appendici sagomate (9) e sedi (10) nelle quali sono impegnabili le appendici sagomate (9) per associare tra loro il primo ed il secondo elemento sagomato (2,3).
4) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente un terzo elemento sagomato (6), di sviluppo complessivamente piano, che è provvisto di una pluralità di alette (62) sporgenti ed è accoppiato al primo elemento sagomato (2) in modo che le alette (62) siano rivolte verso le alette (22) del primo elemento sagomato (2).
5) Scambiatore secondo la rivendicazione 4, comprendente un quarto elemento sagomato (7), di sviluppo complessivamente piano, che è provvisto di una pluralità di alette (72) sporgenti ed è accoppiato al secondo elemento sagomato (3) in modo che le alette (72) siano rivolte verso le alette (32) del secondo elemento sagomato (3).
6) Scambiatore secondo la rivendicazione 2, in cui detti primi e secondi incavi (21,23,31,33) definiscono in positivo corrispondenti prime e seconde sporgenze (24,25,34,35) che sporgono dalla stessa parte delle alette (22,32) del rispettivo elemento sagomato (2,3).
7) Scambiatore secondo le rivendicazioni 4 e 5, in cui detto terzo elemento sagomato (6) è provvisto di una prima e di una seconda porzione di accoppiamento (61,63) predisposte per collocarsi a contatto della prima (24) e della seconda (25) sporgenza del primo elemento sagomato (2).
8) Scambiatore secondo la rivendicazione 6, in cui detto quarto elemento sagomato (7) è provvisto di una prima e di una seconda porzione di accoppiamento (71,73) predisposte per collocarsi a contatto della prima (34) e della seconda (35) sporgenza del secondo elemento sagomato (3).
9) Scambiatore secondo la rivendicazione 8, in cui dette prime e seconde sporgenze (24,25,34,35) sono provviste di appendici sagomate (9) e dette porzioni di accoppiamento (61,63,71,73) sono provviste di sedi (10) nelle quali sono impegnabili le appendici sagomate (9) per realizzare l'accoppiamento tra il primo ed il terzo elemento sagomato e tra il secondo ed il quarto elemento sagomato.
10) Scambiatore secondo almeno una delle rivendicazioni da 2 a 9, comprendente un primo ed un secondo tubo (4,5), alloggiati tra detti primi incavi (21,31) e detti secondo incavi (23,33).
11) Battiscopa radiante, comprendente: un primo guscio (15), predisposto per essere associato ad una parete, ed un secondo guscio (16) connesso al primo guscio (15) per mezzo di staffe (17), dette staffe (17) essendo sagomate in modo da impegnarsi ad uno scambiatore (1) secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti cosicché lo scambiatore sia racchiuso tra il primo ed il secondo guscio (15,16).
12) Metodo per la realizzazione di uno scambiatore di calore, comprendente le seguenti fasi: predisporre almeno un primo elemento sagomato (2) dotato di almeno un primo incavo (21); predisporre almeno un secondo elemento sagomato (3) dotato di almeno un primo incavo (31); predisporre almeno un primo tubo (4); accoppiare tra loro detti primo e secondo elemento sagomato (2,3) in corrispondenza di piani di giunzione (A,B) in modo che detti primi incavi (21,31) siano tra loro affacciati delimitando complessivamente un canale entro il quale è alloggiato il primo tubo (4).
13) Metodo per la realizzazione di uno scambiatore di calore, comprendente le seguenti fasi: predisporre almeno un primo elemento sagomato (2) dotato di almeno un primo incavo (21) ed almeno un secondo incavo (23); predisporre almeno un secondo elemento sagomato (3) dotato di almeno un primo incavo (31) e di almeno un secondo incavo (33); predisporre almeno un primo tubo (4) ed almeno un secondo tubo (5); accoppiare tra loro detti primo e secondo elemento sagomato (2,3) in corrispondenza di piani di giunzione (A,B) in modo che detti primi incavi (21,31) siano tra loro affacciati delimitando complessivamente un canale entro il quale è alloggiato il primo tubo (4) e detti secondi incavi (23,33) siano tra loro affacciati delimitando complessivamente un canale entro il quale è alloggiato il secondo tubo (5).
14) Metodo secondo le rivendicazioni 12 o 13, comprendente le seguenti ulteriori fasi: predisporre un terzo elemento sagomato (6); predisporre un quarto elemento sagomato (7); accoppiare detto terzo elemento sagomato (6) a detto primo elemento sagomato (2) dalla parte opposta rispetto al secondo elemento sagomato (3); accoppiare detto quarto elemento sagomato (7) a detto secondo elemento sagomato (3) dalla parte opposta rispetto al primo elemento sagomato (2).