ITTO20080866A1 - Scambiatore di calore per un circuito di aria condizionata di un autoveicolo provvisto di un connettore perfezionato - Google Patents

Scambiatore di calore per un circuito di aria condizionata di un autoveicolo provvisto di un connettore perfezionato

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ITTO20080866A1
ITTO20080866A1 IT000866A ITTO20080866A ITTO20080866A1 IT TO20080866 A1 ITTO20080866 A1 IT TO20080866A1 IT 000866 A IT000866 A IT 000866A IT TO20080866 A ITTO20080866 A IT TO20080866A IT TO20080866 A1 ITTO20080866 A1 IT TO20080866A1
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Description

“SCAMBIATORE DI CALORE PER UN CIRCUITO DI ARIA CONDIZIONATA DI UN AUTOVEICOLO PROVVISTO DI UN CONNETTORE PERFEZIONATOâ€
La presente invenzione à ̈ relativa a uno scambiatore di calore per un circuito aria condizionata di un autoveicolo, in particolare a un sistema di connessione fra un corpo radiante dello scambiatore e i condotti di ingresso e uscita del circuito aria condizionata.
Un circuito aria condizionata di un veicolo comprende un compressore, un condensatore, un sistema di espansione, un evaporatore e un gruppo fluidico per collegare fra loro i componenti precedentemente citati.
In particolare, l’evaporatore viene attraversato da una corrente d’aria che viene addotta tramite appositi condotti all’interno dell’abitacolo e il compressore può essere disposto nel vano motore sia anteriormente che posteriormente.
Il compressore fornisce lavoro per portare un fluido da una temperatura e una pressione relativamente basse, ad esempio 2°C e 2 bar rispettivamente, a una pressione e una temperatura più elevate, ad esempio 80°C e 15 bar.
Il fluido cede calore all’ambiente esterno nel condensatore e si dirige verso l’evaporatore essendo interposta una valvola di espansione che provoca una caduta di pressione, finché il fluido non evapora nell’evaporatore sottraendo calore al flusso d’aria che lo attraversa e che à ̈ convogliato all’interno dell’abitacolo.
A valle dell’evaporatore, il compressore deve fornire un lavoro al fluido pari al salto entalpico fra aspirazione e mandata. Allo scopo di rendere il ciclo frigorifero più efficiente e ridurre le emissioni inquinanti, à ̈ noto prevedere uno scambiatore di calore in cui il fluido in uscita dall’evaporatore viene riscaldato dal fluido in uscita dal condensatore. In questo modo, il fluido aspirato dal compressore presenta una pressione e una temperatura maggiori e sia il salto entalpico che conseguentemente il lavoro del compressore diminuiscono.
Nel caso di un circuito avente il compressore disposto in posizione anteriore all’interno del vano motore, i condotti del gruppo fluidico sono affiancati lungo la maggior parte del percorso all’interno del vano motore e lo scambiatore presenta una sagoma allungata che segue il percorso dei condotti stessi.
Sono noti scambiatori di calore comprendenti un corpo principale per addurre sia il fluido refrigerante da riscaldare che il fluido riscaldante, e una coppia di connettori montati a rispettive estremità del corpo principale per collegare lo scambiatore ai condotti opportuni del circuito aria condizionata.
Il corpo principale definisce un condotto centrale e una pluralità di condotti periferici che circondano il condotto centrale. Il condotto centrale à ̈ definito da una parete tubolare. I condotti periferici sono definiti in direzione radiale dalla parete tubolare del condotto centrale e da una parete tubolare esterna concentrica alla parete tubolare del condotto centrale e, in direzione circonferenziale, da una pluralità di setti rettilinei angolarmente equidistanziati (vedi figura 3).
Il condotto centrale adduce il fluido refrigerante uscito dall’evaporatore e diretto verso l’aspirazione della compressore e i condotti periferici adducono in controcorrente il fluido refrigerante in uscita dal condensatore.
In particolare, il corpo principale viene realizzato per estrusione e successivamente può essere ripiegato per adattarsi allo spazio disponibile nel vano motore.
Attualmente, un connettore per un corpo principale realizzato tramite estrusione comprende un blocco metallico definente una porta di connessione per un’estremità dal corpo principale, una porta per il fluido refrigerante a bassa temperatura e una porta per il fluido refrigerante ad alta temperatura.
Per eseguire il montaggio sul connettore noto, il corpo principale deve essere lavorato per asportazione di truciolo. Lungo un tratto assiale di estremità, sono asportati sia la parete tubolare esterna che i setti. La parete tubolare del condotto centrale viene così scoperta e inserita all’interno del connettore. La porta di connessione del connettore à ̈ conformata in modo tale da collegare fluidicamente il condotto centrale alla porta per il fluido a bassa temperatura e i condotti periferici alla porta per il fluido refrigerante ad alta temperatura.
L’asportazione di una porzione della parete tubolare esterna e dei setti à ̈ complessa da realizzare e richiede di pulire accuratamente dagli sfridi il corpo principale in modo da evitare che il corpo principale stesso sia contaminato da particelle solide di dimensioni tali da ostruire il gruppo di espansione e i condotti periferici, compromettendo così il funzionamento del circuito di aria condizionata.
Lo scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare uno scambiatore per un circuito aria condizionata di un autoveicolo esente dagli inconvenienti sopra specificati.
Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto tramite uno scambiatore secondo la rivendicazione 1.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, essa verrà ulteriormente descritta con riferimento alle figure allegate, in particolare:
- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di un gruppo fluidico che collega fra loro i componenti principali di un circuito aria condizionata e comprende uno scambiatore secondo la presente invenzione;
- la figura 2 Ã ̈ una sezione assiale parziale di un raccordo di uno scambiatore di calore tubolare concentrico secondo la presente invenzione;
- la figura 3 Ã ̈ una sezione secondo la linea III-III di figura 2; e
- la figura 4 Ã ̈ una sezione assiale parziale di una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.
In figura 1 à ̈ raffigurato con 1, nel suo insieme, un gruppo fluidico per un impianto di aria condizionata di un autoveicolo, comprendente una linea di alta pressione 2 per addurre un fluido refrigerante fra la mandata di un compressore e una valvola di espansione (non illustrati) e una linea di bassa pressione 3 per addurre un fluido refrigerante dalla valvola di espansione all’aspirazione del compressore (non illustrati).
In particolare la linea di alta pressione 2 comprende condotti di metallo e gomma montati in serie, un raccordo 4 atto ad essere collegato alla mandata di un compressore, un raccordo 5 collegato all’ingresso di un condensatore e un tubo 6’ fra i raccordi 4 e 5. Inoltre la linea di alta pressione 2 comprende una linea 6 per collegare il condensatore a una valvola di espansione (non illustrata). La linea 6 comprende un raccordo 7 atto ad essere collegato all’uscita del condensatore e un raccordo 8 atto ad essere collegato alla valvola di espansione.
La linea di bassa pressione 3 comprende una linea 9 avente un raccordo 10 atto ad essere collegato all’uscita di un evaporatore (non illustrato) e un raccordo 11 atto ad essere collegato a un ingresso del compressore.
I condotti delle linee 2, 3 comprendono almeno uno strato di un materiale barriera per impedire la permeazione del fluido refrigerante, normalmente molto volatile. Ad esempio, il materiale può essere alluminio oppure una poliammide 6,10. Nel caso di un impianto ad anidride carbonica, le tubazioni sono realizzate di acciaio.
Il fluido refrigerante che fluisce nella linea 9 si trova ad una temperatura bassa e viene riscaldato dal fluido refrigerante che fluisce lungo la linea 6 all’uscita dal condensatore. Allo scopo, il gruppo fluidico 1 comprende uno scambiatore di calore 12 comprendente un corpo principale 13 e una coppia di connettori 14, 15 per collegare fluidicamente e meccanicamente il corpo principale alle linee 6 e 9.
In figura 2 à ̈ illustrata per brevità una sola porzione di estremità dello scambiatore 12, restando inteso che l’altra porzione di estremità à ̈ identica a quella illustrata.
Il corpo principale dello scambiatore 12 comprende in un unico corpo una parete tubolare 16 avente un asse A, una parete tubolare esterna 17 concentrica alla parete tubolare 16 e una pluralità di setti 18 radiali.
La parete tubolare 16 definisce un condotto 16’ facente parte della linea 9 per addurre fluido refrigerante dall’uscita dell’evaporatore all’aspirazione del compressore. La parete tubolare 16, la parete tubolare esterna 17 e i setti 18 definiscono rispettivamente radialmente e circonferenzialmente una pluralità di condotti 18’ disposti in parallelo fra loro e facenti parte della linea 6 per addurre fluido refrigerante fra l’uscita del condensatore e la valvola di espansione. Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione il corpo principale 13 viene realizzato tramite estrusione.
Il connettore 14 comprende, preferibilmente in un unico corpo, una porzione tubolare 19 definente un condotto passante 20, una testa 21 uscente radialmente dalla porzione tubolare 19 e un manicotto 22 collegato ad un bordo periferico della testa 21 e circondante la porzione tubolare 19.
In particolare la porzione 19 definisce sia una sede anulare 23 per alloggiare una coppia di anelli di tenuta 24 e relativi anelli distanziali 25 che uno spallamento 26 per definire la posizione assiale relativa del connettore 14 rispetto al corpo principale 13.
Gli anelli di tenuta 24 e i distanziali 25 definiscono una tenuta a fluido con una superficie interna della parete tubolare 16 per evitare che il fluido refrigerante possa sfuggire dalla linea 6 ad alta pressione verso la linea 9 a bassa pressione.
Lo spallamento 26 Ã ̈ distanziato rispetto ad una superficie interna della testa 21 e, quando il connettore 14 Ã ̈ montato sul corpo principale 13, la testa 21, una porzione del manicotto 22, una porzione della parete tubolare assialmente compresa fra la testa 21 e lo spallamento 26 e il corpo principale 13 delimitano una camera anulare 27.
I condotti 18’ sfociano nella camera anulare 27 che à ̈ connessa alla linea 6 tramite una porta 28 radiale definita dal manicotto 22.
Quando lo spallamento 26 contatta assialmente il corpo principale 13, gli anelli di tenuta 24 definiscono la tenuta fluidica sulla superficie interna della parete tubolare 16 e il manicotto 22 contatta una superficie esterna della parete tubolare esterna 17.
Il manicotto 22 à ̈ fissato rigidamente alla parete tubolare esterna 17 tramite un collegamento eseguibile a bassa temperatura o a freddo, in modo da non danneggiare gli anelli di tenuta 24 che, al momento in cui il fissaggio deve essere eseguito, sono già in posizione a contatto con la superficie interna della parete tubolare 16 e non possono essere montati successivamente.
In particolare, il fissaggio viene eseguito agendo solo sulla parete tubolare esterna 17 e senza agire sulla parete tubolare 16 la quale presenta sostanzialmente la medesima lunghezza della parete tubolare esterna 17.
Ad esempio, il fissaggio viene eseguito tramite saldatura magnetica o crimpatura del labbro del manicotto 22 oppure tramite un collegamento a scatto con un anello elastico di ritegno ed una guarnizione di tenuta come illustrato in figura 4.
I suddetti metodi di fissaggio possono altresì essere combinati in serie per migliorare la tenuta del raccordo, ad esempio utilizzando un adesivo sigillante e una crimpatura del labbro del manicotto 22.
In particolare, secondo la forma di realizzazione illustrata in figura 4, la parete tubolare esterna 17 definisce una sede 30 in cui viene alloggiato un anello elastico 31.
Anche il manicotto 22 presenta una sede anulare affacciata verso la parete tubolare esterna 17, all’interno della quale sono alloggiati sia l’anello elastico 31 che un anello di tenuta 32 per evitare fughe di fluido refrigerante verso l’ambiente esterni.
Da quanto descritto con riferimento alle figure allegate, risultano evidenti i vantaggi che lo scambiatore realizzato secondo la presente invenzione consente di ottenere.
Il connettore 14, 15 può essere montato sul corpo principale 13, 14 senza eseguire lavorazioni per asportazione di truciolo sulla parete tubolare 17 e sui setti 18. Questo risultato à ̈ raggiunto in particolare tramite la conformazione del connettore che circonda a tenuta di fluido la parete tubolare esterna 17 tramite il manicotto 22 e contatta la parete tubolare interna 16 dall’interno tramite la porzione tubolare 19. In particolare, non sono eseguite lavorazioni per asportazione da truciolo che asportino completamente la parete tubolare esterna 17. Possono essere invece eseguite ad esempio sedi per anelli elastici o di anelli di tenuta.
Inoltre, il corpo principale 13 può essere collegato alle linee 6, 9 con interventi minimi o nulli sul corpo principale 13.
Il montaggio à ̈ rapido e il fissaggio può essere facilmente automatizzato. Qualora il corpo principale 13 sia realizzato tramite estrusione, inoltre, le tolleranze di lavorazione troppo grossolane richiedono una fase di calibrazione della parete tubolare esterna 17 prima che sia montato il connettore 14, 15. Questa calibrazione si intende effettuata senza operazioni di taglio delle pareti tubolari stesse e viene generalmente eseguita tramite deformazione plastica.
Il connettore 14, 15 può essere realizzato interamente per deformazione plastica con grandi vantaggi in tempi e costi.
Risulta infine chiaro che alla presente invenzione possono essere apportate modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela definito dalle rivendicazioni allegate.
Il connettore 14, 15 può essere ottenuto in un unico corpo tramite estrusione ad impatto oppure per pressofusione.
Il connettore 14, 15 può essere adattato a numerose tipologie di connessione con la linea 9. Ad esempio à ̈ possibile che il collegamento sia di tipo frontale †̃seal washer’ come quello illustrato nelle figure. Alternativamente à ̈ possibile prevedere che il connettore 14, 15 comprenda, preferibilmente in un unico corpo, l’elemento maschio di una connessione a innesto rapido oppure di un collegamento filettato. Tale elemento maschio à ̈ coassiale all’asse A e sporge rispetto alla testa 21 da parte assiale opposta rispetto alla porzione tubolare 19.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore (12) per un circuito di aria condizionata di un autoveicolo, comprendente un corpo (12) definente un condotto centrale (16’) avente un asse (A) e una pluralità di condotti periferici (18’) circondanti il detto condotto centrale (16’) e almeno un connettore (14; 15) definente una prima porta (20) collegata fluidicamente al detto condotto centrale (16’) e una seconda porta (28) collegata fluidicamente ai detti condotti periferici (18’) in modo che il detto condotto centrale (16’) e i detti condotti periferici (18’) siano fluidicamente isolati, caratterizzato dal fatto che il detto connettore (14; 15) comprende una porzione tubolare (19) alloggiata a tenuta di fluido all’interno del detto condotto centrale (16’) e collegata fluidicamente con la detta prima porta (20) e definisce una camera (27) connessa fluidicamente fra i detti condotti periferici (18’) e la detta seconda porta (28).
  2. 2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta prima porta (20) Ã ̈ concentrica alla detta porzione tubolare (19) e dal fatto che la detta seconda porta (28) Ã ̈ disposta radialmente.
  3. 3. Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un manicotto (22) concentrico alla detta porzione tubolare (19) e circondante una parete esterna (17) del detto corpo (12), il detto manicotto (22) essendo collegato rigidamente e a tenuta di fluido alla detta parete esterna (17).
  4. 4. Scambiatore secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzato dal fatto che la detta camera (26) Ã ̈ definita in direzione radiale almeno dalla detta porzione tubolare (19) e dal detto manicotto (22).
  5. 5. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni 3 o 4, caratterizzato dal fatto di essere collegato a scatto alla detta parete esterna (17) e dal fatto di comprendere mezzi di tenuta (32) interposti fra la detta parete esterna (17) e il detto manicotto (22).
  6. 6. Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 3 alla 5, caratterizzato dal fatto che la detta porzione tubolare (19) e il detto manicotto (22) fanno parte di un unico corpo.
  7. 7. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto connettore (14; 15) viene realizzato per deformazione plastica.
  8. 8. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto connettore (14; 15) Ã ̈ collegato rigidamente al detto corpo (12) tramite un processo selezionato fra crimpatura e una saldatura magnetica.
  9. 9. Gruppo fluidico per collegare almeno due fra un compressore, un evaporatore, un gruppo di espansione e un condensatore di un circuito di aria condizionata di un autoveicolo, caratterizzato dal fatto di comprendere uno scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
  10. 10. Circuito di aria condizionata per un autoveicolo comprendente uno scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 7.
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