ITRM20000227A1 - Scambiatore di calore a tubi flessibili, in particolare per autoveicolo. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

" SCAMBIATORE DI CALORE A TUBI FLESSIBILI, IN PARTICOLARE PER AUTOVEICOLO"

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce a scambiatori di calore, in particolare per autoveicolo.

Essa riguarda più. particolarmente uno scambiatore di calore del tipo comprendente un fascio formato unicamente da tubi flessibili in materiale plastico, nonché due ,blocchi di estremità che uniscono questi tubi.

Sono già noti scambiatori di calore di questo tipo, che vengono anche chiamati "scambiatori senza alette", essendo dato che il fascio è formato unicamente da tubi flessibili, chiamati anche capillari. Questi ultimi possono avere un piccolo diametro, tipicamente dell'ordine di 1 o 2 millimetri che vengono abitualmente realizzati mediante estrusione di un materiale termoplastico, per esempio di una poliammide.

Tali scambiatori di calore possono venire utilizzati nell'industria automobilistica per costituire, per esempio, un radiatore di raffreddamento del motore, un radiatore di riscaldamento dell'abitacolo, un raffreddatore dell'aria di sovralimentazione, o anche un condensatore di un circuito di climatizzazione.

Il vantaggio di questi tubi flessibili è che essi consentono di realizzare scambiatori di calore il cui fascio può presentare forme particolari, ivi comprese forme curve o piegate, per potere alloggiarsi in uno spazio appropriato dell'autoveicolo. Inoltre, essi hanno il vantaggio di essere più leggeri degli scambiatori di calore convenzionali a tubi metallici, ed essi sono inoltre più resistenti agli urti, in ragione della loro possibilità di deformazione.

Tuttavia, la realizzazione di tali scambiatori di calore a tubi flessibili pone alcuni problemi, essendo dato che non è sempre possibile applicare le tecniche abituali utilizzate nella produzione di scambiatori di calore tradizionali a tubi e ad alette metallici.

Negli scambiatori di calore noti a tubi flessibili, i blocchi di estremità comprendono ciascuno un collettore a forma di piastra munito di aperture che ricevono individualmente i tubi del fascio. Questa soluzione necessità di operazioni di montaggio delicate tenuto conto della finezza dei tubi e del loro grande numero.

Un altro problema legato a questi scambiatori di calore noti è dovuto alla flessibilità dei tubi. In effetti, questi hanno la tendenza ad avvicinarsi gli uni agli altri ostacolando il passaggio del flusso di aria che deve spazzare il fascio. E' quindi necessario prevedere mezzi per mantenere i tubi distanziati. La concezione di tali mezzi distanziatori pone numerosi problemi tenuto conto della finezza dei tubi e del loro numero elevato.

Un altro problema posto da questi scambiatori di calore noti risiede nella trattenuta dei tubi che non solamente sono flessibili, ma anche possono avere forme non lineari.

L'invenzione ha in particolare lo scopo di superare gli inconvenienti precitati.

Essa propone a tale effetto uno scambiatore di calore del tipo precitato, il quale comprende almeno un distanziatore disposto in un punto scelto tra i blocchi di estremità e comprendente aperture di passaggio dei tubi per assicurare il mantenimento dei tubi con un passo o distanziamento prescelto.

Ne risulta che i tubi del fascio vengono mantenuti distanziati gli uni dagli altri, in modo che il fascio può venire spazzato correttamente da un flusso di aria.

In una forma di realizzazione dell'invenzione, ciascun distanziatore è realizzato sotto la forma di una piastra generalmente piana munita di una molteplicità di fori individuali distanziati gli uni dagli altri e atti ad essere attraversati ciascuno da un tubo del fascio.

In un'altra forma di realizzazione, ciascun distanziatore è realizzato sotto la forma di una piastra generalmente piana munita di una molteplicità di aperture oblunghe distanziate le une dalle altre e atte ad essere attraversate ciascuna da una serie allineata di tubi del fascio.

In quest'ultima forma di realizzazione, lo scambiatore comprende vantaggiosamente almeno un primo distanziatore avente prime aperture oblunghe atte ad essere attraversate ciascuna da una fila di tubi ed almeno un secondo distanziatore avente seconde aperture oblunghe atte ad essere attraversate ciascuna da una colonna di tubi, le prime aperture oblunghe le seconde aperture oblunghe estendendosi in direzioni ortogonali.

Questa seconda forma di realizzazione permette un montaggio più agevole della precedente, essendo dato che i tubi sono introdotti per serie allineate e non individualmente .

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, ciascun distanziatore è fissato tra due traverse (chiamate anche fiancate) che inquadrano il fascio. Queste traverse contribuiscono al mantenimento del fascio e alla rigidità dell'insieme.

Vantaggiosamente, ciascun distanziatore e le traverse sono formate in materiale plastico, in particolare un materiale termoplastico quale una poliammide .

Ciascun distanziatore può essere fissato alle traverse sia tramite mezzi meccanici, in particolare mediante bloccaggio a scatto, sia anche mediante incollamento o mediante saldatura.

Secondo ancora un'altra caratteristica dell'invenzione, ciascun distanziatore è disposto in un orientamento scelto per canalizzare un flusso di aria che spazza il fascio di tubi.

Nella descrizione che segue, fatta esclusivamente a titolo ed esempio, viene fatto riferimento ai disegni annessi, nei quali:

- la figura 1 è una vista in prospettiva di uno scambiatore di calore a tubi flessibili secondo una prima forma di realizzazione dell 'invenzione;

- la figura 2 è una vista parziale in pianta presa nella direzione della freccia II della figura 1;

- la figura 3 è una vista in pianta, nella direzione della freccia III della figura 1, con parti asportate;

- la figura 4 è una vista in pianta di un distanziatore in una forma di realizzazione dell 'invenzione;

- le figure 5 e 6 sono viste in prospettiva di due distanziatori in un'altra forma di realizzazione dell'invenzione;

- la figura 7 è una vista simile alla figura 3 in una seconda forma di realizzazione dell'invenzione ; e

la figura 8 è una vista in prospettiva di uno scambiatore di calore in conformità con questa seconda forma di realizzazione.

Viene fatto riferimento innanzitutto alla figura 1 che rappresenta uno scambiatore di calore che, nell'esempio, è atto a costituire un raffreddatore di aria di sovralimentazione per un motore di autoveicolo.

Questo scambiatore cmprende un fascio 10 formato unicamente da tubi flessibili 12, chiamati anche capillari, il cui diametro è generalmente dell'ordine del millimetro. Questi tubi vengono realizzati mediante estrusione di un materiale termoplastico, in particolare di una poliammide. Come si può vedere nella figura 1, questi tubi non sono lineari, ma hanno, al contrario, una forma incurvata particolare che, nell'esempio, consente di integrare lo scambiatore di calore in un alloggiamento definito dietro lo scudo anteriore (non rappresentato) del veicolo.

I tubi 12 hanno estremità rispettive 14 e 16 disposte in maniera tale che le estremità 14 sono raggruppate le uno contro le altre per formare un pacco introdotto in una tubazione 18. In maniera corrispondente, le estremità 16 dei tubi sono raggruppate le une contro le altre per formare un pacco che è introdotto in un'altra tubazione 20.

Queste tubazioni 18 e 20 fanno parte rispettivamente di due blocchi di estremità 22 e 24. Verrà ora descritta più particolarmente la struttura del blocco di estremità 22 con riferimento alle figure 2 e 3. La tubazione 18 presenta, nell'esempio, una forma generale cilindrica circolare che delimita un passaggio interno 26 di forma generale cilindrica circolare nel quale sono inserite le estremità 14 dei tubi. Nella parte corrente del fascio, compresa tra le estremità 14 e 16, i tubi sono distanziati gli uni dagli altri, tramite mezzi che verranno descritti in seguito.

In compenso nelle tubazioni 18 e 20, le estremità dei tubi sono raggruppate per formare un pacco che è introdotto nella tubazione.

La tubazione 18 comprende una entrata conica 28 (figura 3) per facilitare l'introduzione delle estremità dei tubi preliminarmente raggruppati in pacco. Alla sua altra estremità, la tubazione comprende una flangia esterna di ritegno 30 (figure 2 e 3) che può servire al raccordo di un condotto o tubo flessibile (non rappresentato) trattenuto mediante un collare appropriato.

Ciascuna delle tubazioni 18 e 20 è realizzata mediante stampaggio di un materiale plastico, vantaggiosamente un materiale termoplastico quale una poliammide. Nell'esempio, ciascuna di queste tubazioni è ricavata per stampaggio con una piastra di supporto 32, rispettivamente 34 che si estende in una direzione generalmente perpendicolare agli assi rispettivi XX e YY delle tubazioni 18 e 20. Per assicurare la trattenuta dei tubi e la tenuta stagna tra i tubi e l'interno della tubazione corrispondente, viene applicato un adesivo 35, di cui si vede una parte nella figura 3, nella zona anulare compresa tra l'entrata conica 28 e i tubi del fascio.

Questo adesivo, che è, per esempio, di tipo siliconico, può venire applicato in varie maniere. Una delle soluzioni presa in considerazione è di iniettarlo, dopo l'introduzione delle estremità dei tubi nella tubazione corrispondente. Un'altra soluzione consiste nel depositare innanzitutto l'adesivo attorno ai tubi, prima di impegnare le estremità dei tubi nelle tubazioni corrispondenti.

Come si può vedere nella figura 1, i blocchi di estremità 22 e 24 sono fissati tra due traverse 36 e 38, chiamate anche "fiancate" o "fianchi'. Queste traverse incorniciano il fascio 10. Esse sono realizzate sotto forma di due piastre generalmente piane estendentisi parallelamente tra loro. Nell'esempio, queste piastre hanno una forma particolare che permette di conformare il fascio 10 alla forma desiderata. Queste traverse 36 e 38 sono vantaggiosamente realizzate mediante stampaggio di un materiale plastico, in particolare dì una poliammide.

Le traverse 36 e 38 hanno forme omologhe. Così, la traversa 36 comprende un'anima centrale 40 di forma arcuata raccordata a due parti di estremità 42 e 44 che sono sostanzialmente parallele tra loro e che servono da supporto rispettivamente ai blocchi di estremità 22 e 24, in maniera da conferire a questo blocchi un orientamento prescelto. Nell'esempio, gli assi rispettivi XX e YY delle tubazioni 18 e 20 sono sostanzialmente paralleli.

Come si può vedere nella figura 1, la piastra di supporto 32 del blocco di estremità 22 comprende due alette opposte 46 aventi la forma di ganci rivolti uno verso l'altro che consentono un fissaggio meccanico della piastra di supporto 32 sull'estremità 42 della traversa 36. Questa piastra di supporto è fissata tramite mezzi simili alla traversa 38. Lo stesso è per la piastra di supporto 34 del blocco di estremità 24.

Inoltre, lo scambiatore di calore comprende una molteplicità di distanziatori 50 disposti ciascuno in punti prescelti tra i blocchi di estremità 22 e 24. Ciascun distanziatore 50 è realizzato sotto la forma di una piastra che si estende perpendicolarmente tra le traverse 36 e 38 e che è fissata a queste ultime tramite mezzi appropriati. Inoltre, questi distanziatori sono attraversati ciascuno dai tubi 12 del fascio 10.

Nella forma di realizzazione della figura 4, il distanziatore 50 comprende aperture individuali 52 per il passaggio dei tubi del fascio. Queste aperture, di forma circolare, sono in numero corrispondente a quello dei tubi del fascio (parecchie centinaia nell'esempio rappresentato). Queste aperture 52 sono allineate in colonne ed in file ed esse definiscono globalmente, con il loro inviluppo, una forma generalmente ellittica od ovale. In questa forma di realizzazione, è quindi necessario infilare ciascuno dei tubi 12 nei fori rispettivi 52 di ciascuno dei distanziatori 50, questi ultimi venendo poi disposti in punti appropriati tra le traverse 36 e 38.

Nell'esempio, ciascuno dei distanziatori 50 comprende, da un canto, una coppia di alette 54 a forma di becchi opposti e, d'altro canto, un'altra coppia di alette 56, pure a forma di becchi opposti. Queste coppie di alette consentono il fissaggio meccanico dei distanziatori 50 tra le traverse 36 e 38 mediante bloccaggio a scatto o simile.

Nella forma di realizzazione delle figure 5 e 6, viene utilizzato almeno un primo distanziatore 58 ed un secondo distanziatore 60 aventi sostanzialmente la stessa forma. Il distanziatore 58 possiede aperture oblunghe 62 atte a venire attraversate ciascuna da una serie allineata di tubi del fascio, nell'esempio una fila di tubi. Invece, il secondo distanziatore 60 possiede aperture oblunghe 64 atte a venire attraversate ciascuna da una serie allineata di tubi, nell'esempio una colonna di tubi.

Come si può vedere nelle figure 5 e 6, le aperture oblunghe 62 e le aperture oblunghe 64 si estendono in direzioni ortogonali. La forma di realizzazione delle figure 5 e 6 facilita il montaggio dei tubi, essendo dato che essi possono venire introdotti in serie allineate (file o colonne) attraverso i distanziatori 58 e 60, invece di venire introdotti individualmente nelle aperture 52 nel caso del distanziatore 50.

I distanziatori 58 e 60 sono fissati alle traverse 36 e 38 mediante alette 54 e 56 simili a quelle del distanziatore 50 descritto più sopra.

In variante, i distanziatori 50, 58 e 60 possono venire fissati alle traverse tramite altri mezzi, in particolare mediante incollamento o mediante saldatura.

Come si può vedere nella figura 1, i distanziatori 50 sono non solamente disposti in punti prescelti, ma anche con orientamenti prescelti, il che consente di canalizzare un flusso di aria F che attraversa il fascio.

E1 anche vantaggioso per canalizzare il flusso di aria di conferire una forma particolare alle traverse 36 e 38. Così, come si può vedere più particolarmente nella figura 7, queste traverse hanno profili conformi per favorire la guida del flusso di aria F. In particolare, le traverse 36 e 38 hanno bordi di attacco rispettivi 66 e 68 di forma arrotondata diretti contro il flusso di aria. Ciò facilita la guida del flusso di aria F che può poi spazzare convenientemente i tubi del fascio, i quali sono mantenuti con un distanziatore regolare grazie ai distanziatori 50 oppure 58 e 60.

Nella forma di realizzazione della figura 8, si ritrova una struttura generale simile a quella della figura 1.

Le principali differenze risiedono nella maniera con cui i distanziatori 50 sono fissati alle traverse 36 e 38. Nell'esempio, questi distanziatori hanno alette 70 per l'accoppiamento a scatto con la traversa 36 e alette 72 per l'accoppiamento a scatto con la traversa 38.

Per di più, la traversa 36 comprende due alette di fissaggio 74 e 76 ricavate per stampaggio con essa. Queste alette sono destinate sia al fissaggio della traversa sulla struttura del veicolo, sia al fissaggio di accessori sullo scambiatore di calore. L'altra traversa 38 può, all'occorrenza, comprendere almeno una aletta di fissaggio simile.

Ben inteso, l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte precedentemente a titolo di esempio e si estende ad altre varianti. Si comprenderà che lo scambiatore di calore può venire realizzato secondo una moltitudine di configurazioni possibili.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore, in particolare per autoveicolo, comprendente un fascio (10) formato unicamente da tubi flessibili (12) in materiale plastico, nonché due blocchi di estremità (22, 24) che uniscono questi tubi, caratterizzato dal fatto che esso comprende almeno un distanziatore (50; 58, 60) disposto in un punto prescelto tra i blocchi di estremità (22, 24) e comprendente aperture (52; 62, 64) di passaggio dei tubi per assicurare il mantenimento dei tubi (12) con un passo o un distanziamento prescelto.
2. 2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (50) è realizzato sotto la forma di una piastra generalmente piana munita di una molteplicità di fori individuali (52) distanziati gli uni dagli altri e atti a venire attraversati ciascuno da un tubo (12) del fascio.
3. 3. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (58; 60) è realizzato sotto la forma di una piastra generalmente piana munita di una molteplicità di aperture oblunghe (62; 64) distanziate le une dalle altree atte a venire attraversate ciascuna da una serie allineata di tubi (12) del fascio.
4. 4. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che esso comprende almeno un primo distanziatore (58) avente prime aperture oblunghe (62) atte a venire attraversate ciascuna da una fila di tubi ed almeno un secondo distanziatore (60) avente seconde aperture oblunghe (64) atte a venire attraversate ciascuna da una colonna di tubi, e dal fatto che le prime aperture oblunghe (62) e le secondo aperture oblunghe (64) si estendono in direzione ortogonali.
5. 5. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (50; 58, 60) è fissato tra due traverse (36, 38) che incorniciano il fascio (10).
6. 6. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (50; 58, 60) e le traverse (36, 38) sono formate in un materiale plastico, in particolare un materiale termoplastico quale poliammide .
7. 7. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni 5 e 6, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (50; 58, 60) è fissato alle traverse (36, 38) tramite mezzi meccanici, in particolare mediante accoppiamento a scatto.
8. 8. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni 5 e 6, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (50; 58, 60) è fissato alle traverse (36, 38) mediante incollamento o mediante saldatura.
9. 9. Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che ciascun distanziatore (50; 58, 60) è disposto in un orientamento prescelto per canalizzare un flusso di aria (F) che spazza il fascio (10).