ITTO20110187A1 - Scambiatore di calore di un veicolo, provvisto di una griglia di protezione - Google Patents

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ITTO20110187A1
ITTO20110187A1 IT000187A ITTO20110187A ITTO20110187A1 IT TO20110187 A1 ITTO20110187 A1 IT TO20110187A1 IT 000187 A IT000187 A IT 000187A IT TO20110187 A ITTO20110187 A IT TO20110187A IT TO20110187 A1 ITTO20110187 A1 IT TO20110187A1
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IT
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heat exchanger
protection grid
grid
exchanger
protection
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IT000187A
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Inventor
Francesco Lanfranco
Marco Moschella
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Denso Thermal Systems Spa
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Description

"Scambiatore di calore di un veicolo, provvisto di una griglia di protezione"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad uno scambiatore di calore di un veicolo, comprendente un telaio,
una pluralità di tubi paralleli estendentisi fra due lati opposti del telaio,
una coppia di collettori, ciascuno dei quali à ̈ rispettivamente disposto in corrispondenza di uno di detti due lati opposti del telaio, ed
una griglia di protezione, montata in corrispondenza di una faccia dello scambiatore di calore ed includente una pluralità di elementi di griglia paralleli, in cui ciascuno di detti elementi di griglia à ̈ atto a schermare un corrispondente tubo dello scambiatore di calore.
Griglie di protezione sono convenzionalmente utilizzate negli autoveicoli per proteggere scambiatori di calore quali radiatori e condensatori.
È infatti noto che, durante la sua vita, uno scambiatore di calore per applicazioni automobilistiche à ̈ soggetto a danneggiamenti provocati dall’impatto di sassi durante la marcia del veicolo. Una delle soluzioni per eliminare o quantomeno ridurre il rischio di danneggiamenti prevede per l’appunto l’applicazione di una griglia di protezione sulla faccia frontale dello scambiatore di calore.
Una soluzione di questo tipo à ̈ descritta ad esempio nella pubblicazione EP 0 980 504, che presenta un radiatore in cui la griglia di protezione à ̈ fissata ai tubi del radiatore, mediante clip.
Tale soluzione presenta diversi inconvenienti. Innanzitutto, poiché esistono diversi radiatori con differenti geometrie dei tubi, occorre predisporre clip diverse adatte a tali differenti geometrie. Poi, poiché le clip devono lavorare in campo elastico, nei radiatori con spessori significativi le clip possono essere strutturalmente deboli e poco efficaci in esercizio. Inoltre, in caso di assemblaggio manuale, la corretta applicazione delle clip può essere verificata solamente mediante controllo visuale. Un altro inconveniente à ̈ legato al fatto che l’applicazione di componenti ai tubi può avere un’influenza negativa sull’integrità di questi ultimi, sia nel processo di produzione che in esercizio. Poi, poiché le clip sono a contatto con i tubi del radiatore, il calore emesso da questi ultimi può provocare una dilatazione delle clip con conseguente indebolimento della tenuta meccanica. Inoltre, à ̈ difficile realizzare una giunzione che sia esente da vibrazioni.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di rendere disponibile uno scambiatore di calore con una griglia di protezione in grado di ovviare almeno in parte agli inconvenienti sopra indicati.
Tale scopo à ̈ raggiunto secondo l’invenzione da uno scambiatore di calore del tipo definito all’inizio, in cui sono previsti mezzi di fissaggio e sostegno tramite i quali bordi laterali opposti della griglia di protezione sono direttamente collegati e stabilmente fissati al telaio od ai collettori, e tramite i quali la griglia di protezione à ̈ sostenuta dallo scambiatore di calore, e mezzi di ancoraggio tramite i quali un bordo inferiore della griglia à ̈ trattenuto in modo non stabile ad un lato inferiore dello scambiatore di calore.
Siffatta idea di soluzione permette di conseguire un sistema di assemblaggio quasi universale, in quanto i mezzi di fissaggio e sostegno ed i mezzi di ancoraggio non sono influenzati dalla geometria dei tubi, e possono quindi essere utilizzati in differenti modelli di scambiatore. Il maggior grado di standardizzazione della soluzione permette poi di verificare con obiettività la correttezza dell’assemblaggio. Inoltre, nella misura in cui si rinuncia a fissare dei componenti ai tubi dello scambiatore, si evita da una parte il rischio di provocare dei danni a tali tubi, e dall’altra si scongiura ogni eventuale influenza negativa degli effetti termici sulla qualità della tenuta meccanica dell’insieme.
Forme di realizzazione preferite dell’invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, che sono da intendersi come parte integrante della presente descrizione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dello scambiatore secondo l’invenzione diverranno più chiari con la seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione del trovato, fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo puramente illustrativo e non limitativo, in cui:
- la figura 1 à ̈ una vista assonometrica della parte inferiore di uno scambiatore di calore secondo l’invenzione;
- le figure 2 e 3 sono viste in scala ingrandita di dettagli indicati rispettivamente dalla freccia II e dalla freccia III di figura 1;
- la figura 4 Ã ̈ una vista in scala ingrandita e dal basso di un dettaglio, secondo la freccia IV di figura 1;
- le figura 5 e 6 sono viste, rispettivamente frontale e posteriore, di una griglia di protezione dello scambiatore di calore di figura 1;
- le figure 7 ed 8 sono viste che mostrano una seconda forma di realizzazione di uno scambiatore di calore secondo l’invenzione, rispettivamente con e senza la griglia di protezione;
- la figura 9 Ã ̈ una vista laterale in scala ingrandita di un dettaglio, secondo la freccia IX di figura 7;
- le figure 10 ed 11 sono viste in scala ingrandita di dettagli indicati rispettivamente dalla freccia X e dalla freccia XI di figura 7;
- la figura 12 Ã ̈ una vista semplificata in sezione trasversale di una porzione inferiore dello scambiatore di figura 7.
Nella descrizione che segue e nelle rivendicazioni, i termini spaziali quali “superiore†, “inferiore†, “laterale†, “frontale†e “posteriore†ed altri sono riferiti alla consueta disposizione di installazione dello scambiatore di calore nei veicoli.
Lo scambiatore di calore può essere ad esempio un radiatore, un condensatore, un intercooler od un raffreddatore olio.
Con riferimento alle figure 1 a 6, uno scambiatore di calore secondo l’invenzione à ̈ complessivamente indicato con 1.
Lo scambiatore 1 comprende convenzionalmente un telaio 3, il quale include piastre laterali destra e sinistra 3a, 3b, una piastra superiore, non visibile nelle figure, ed una piastra inferiore, visibile in figura 4 ed indicata con 3d. Le piastre suddette sono fra loro interconnesse in modo convenzionale a formare il telaio 3.
Lo scambiatore 1 comprende inoltre una pluralità di tubi paralleli 5 estendentisi fra lati opposti del telaio 3. Nell’esempio in considerazione, lo scambiatore à ̈ del tipo a tubi orizzontali e pertanto i tubi 5 si estendono fra le piastre laterali destra e sinistra 3a, 3b del telaio 3. Nelle intercapedini fra i tubi 5 possono essere disposte delle alette, non illustrate.
Lo scambiatore 1 comprende inoltre una coppia di collettori 7a, 7b, ciascuno dei quali à ̈ rispettivamente disposto in corrispondenza di uno di detti due lati opposti del telaio 3. Nell’esempio in considerazione, i collettori 7a, 7b sono disposti in corrispondenza delle piastre laterali destra e sinistra 3a, 3b del telaio 3. Tali collettori 7a, 7b sono generalmente, ma non esclusivamente, di materia plastica.
Lo scambiatore 1 comprende inoltre una griglia di protezione 10, montata in corrispondenza di una faccia (in particolare, la faccia frontale) dello scambiatore di calore 1 ed includente una pluralità di elementi di griglia 11 paralleli, in cui ciascuno di tali elementi di griglia 11 à ̈ atto a schermare un corrispondente tubo 5 dello scambiatore di calore 1. La griglia di protezione 10 à ̈ in particolare un elemento realizzato in un sol pezzo di plastica o di materiale metallico, e gli elementi di griglia 11 sono costituiti da sbarrette distanziate l’una dall’altra, di un passo corrispondente al passo dei tubi dello scambiatore. Le sbarrette possono essere collegate fra loro da ponticelli di rinforzo.
La griglia di protezione 10 comprende bordi laterali destro e sinistro 13a, 13b, un bordo superiore 13c ed un bordo inferiore 13d, che delimitano l’area di estensione degli elementi di griglia 11. La griglia di protezione 10 può estendersi in modo da coprire l’intero scambiatore oppure soltanto la porzione inferiore di questo, come nell’esempio illustrato.
Nello scambiatore illustrato sono previsti mezzi di fissaggio e sostegno 15 tramite i quali i bordi laterali 13a, 13b della griglia di protezione 10 sono direttamente collegati e stabilmente fissati ai collettori 7a, 7b, e tramite i quali la griglia di protezione 10 Ã ̈ sostenuta dallo scambiatore di calore 1, e mezzi di ancoraggio 17 tramite i quali il bordo inferiore 13d della griglia di protezione 10 Ã ̈ trattenuto in modo non stabile ad un lato inferiore dello scambiatore di calore 1.
Ai fini della presente invenzione, si intende che due elementi sono “direttamente†collegati l’uno all’altro se non vi à ̈ alcun elemento intermedio che li collega, ad eccezione dei mezzi di fissaggio e sostegno. Inoltre, si intende che due elementi sono “stabilmente†fissati l’uno all’altro se possono essere separati l’uno dall’altro disabilitando o rimuovendo i mezzi di fissaggio e sostegno, i quali pertanto realizzano un collegamento di tipo amovibile.
Infine, si afferma che il bordo inferiore della griglia di protezione à ̈ trattenuto “in modo non stabile†al lato inferiore dello scambiatore di calore, tramite i mezzi di ancoraggio, nel senso che il ritegno operato dai mezzi di ancoraggio viene a mancare quando si disabilitano o rimuovono i mezzi di fissaggio e sostegno che realizzano il fissaggio stabile della griglia allo scambiatore. In particolare, il ritegno “non stabile†à ̈ ottenuto grazie al fatto che il bordo inferiore della griglia di protezione impegna con interferenza il lato inferiore dello scambiatore di calore.
Nell’esempio illustrato, i mezzi di fissaggio e sostegno sono costituiti, per ciascun bordo laterale della griglia di protezione 10, da una coppia di alette molleggianti di impegno a scatto 15a, 15b e da una formazione di centraggio e sostegno 16a, 16b, in cui le alette molleggianti 15a, 15b e le formazioni di centraggio e sostegno 16a, 16b sono ricavate di pezzo sul corpo del rispettivo collettore 7a, 7b.
Ciascuna aletta molleggiante 15a, 15b si estende secondo una direzione perpendicolare al piano dello scambiatore ed à ̈ disposta in modo tale da essere atta a flettersi secondo una direzione verticale, essendo provvista di un rispettivo dente di arresto 15c, 15d atto ad impegnare una corrispondente porzione della griglia di protezione 10. A tal fine, ciascun bordo laterale 13a, 13b della griglia di protezione à ̈ provvisto di una rispettiva porzione ad orecchia 14a, 14b che si estende lateralmente in modo da sovrapporsi al rispettivo collettore 7a, 7b, e presenta una finestra 14c, 14d atta ad essere impegnata a scatto dalla corrispondente coppia di alette molleggianti di impegno a scatto 15a, 15b. Come si può osservare nelle figure, una delle finestre 14c, 14d (nell’esempio quella a destra, 14c) presenta un’ampiezza maggiore nella direzione orizzontale, per compensare eventuali tolleranze di fabbricazione.
Ciascuna formazione di centraggio e sostegno 16a, 16b si estende secondo una direzione perpendicolare al piano dello scambiatore e presenta una sezione a T. Ciascuna formazione di centraggio e sostegno 16a, 16b à ̈ atta ad essere inserita in un’apertura sagomata a T 14e, 14f ricavata nella rispettiva porzione ad orecchia 14a, 14b. Come si può osservare nelle figure, una delle aperture sagomate 14e, 14f (nell’esempio quella a destra, 14e) presenta un’ampiezza maggiore nella direzione orizzontale, per compensare eventuali tolleranze di fabbricazione.
Mentre le alette molleggianti di impegno a scatto 15a, 15b esercitano principalmente (od esclusivamente) una funzione di ritegno della griglia di protezione 10 in una direzione perpendicolare al piano dello scambiatore, il centraggio nelle direzioni parallele al piano dello scambiatore ed il sostegno della griglia di protezione 10 sono assolti prevalentemente (od esclusivamente) dalle formazioni di centraggio e sostegno 16a, 16b.
In una forma di realizzazione alternativa, non illustrata, i mezzi di fissaggio e sostegno sono costituiti da viti o rivetti inseriti in corrispondenti fori ricavati sui bordi laterali 13a, 13b, ed impegnanti corrispondenti sedi ricavate sul corpo dei collettori 7a, 7b in modo da fissare stabilmente la griglia di protezione ad essi. In tal caso, le funzioni di fissaggio, centraggio e sostegno sono assolte dai medesimi elementi.
Con riferimento in particolare alle figure 4 e 6, i mezzi di ancoraggio 17 sopra menzionati sono costituiti da almeno una porzione a gancio 17a ricavata integralmente sul ed estendentesi posteriormente dal bordo inferiore 13d della griglia di protezione 10. Detta almeno una porzione a gancio 17a à ̈ atta ad impegnare una corrispondente porzione della piastra inferiore 3d del telaio 3 dello scambiatore, in modo tale da trattenere in modo non stabile il bordo inferiore 13d della griglia di protezione 10 al lato inferiore dello scambiatore di calore 1. Tale accorgimento permette di ridurre od eliminare eventuali vibrazioni associate alla parte centrale inferiore della griglia di protezione 10, senza tuttavia richiedere complesse operazioni di accoppiamento durante l’assemblaggio della griglia sullo scambiatore.
Preferibilmente, per ridurre od eliminare eventuali vibrazioni associate alla parte centrale superiore della griglia di protezione, sul bordo superiore 13c della griglia di protezione 10 Ã ̈ ricavata integralmente una formazione di impegno (non illustrata) atta ad impegnare a scatto uno (o due) dei tubi 5 dello scambiatore di calore.
Ancora più preferibilmente, sulla griglia di protezione 10 à ̈ ricavata almeno una centinatura di precarico, che in condizione assemblata sollecita elasticamente gli elementi di griglia 11 contro i tubi 5 dello scambiatore per ridurre ulteriormente l’insorgenza di vibrazioni. In alternativa od in aggiunta, possono essere inoltre presenti una o più nervature di precarico.
In alternativa od in aggiunta, fra la griglia di protezione 10 ed i tubi 5 dello scambiatore à ̈ interposto un elemento antivibrante (non illustrato), di materiale in grado di attutire gli urti, quale ad esempio gomma, disposto in modo da essere compresso fra la griglia di protezione 10 ed i tubi 5. Tale elemento antivibrante può essere montato meccanicamente sulla griglia di protezione 10, oppure stampato su di essa.
Con riferimento alle figure 7 ad 11, à ̈ illustrata una seconda forma di realizzazione di uno scambiatore di calore secondo l’invenzione, complessivamente indicata con 1. Elementi corrispondenti a quelli della forma di realizzazione precedente sono stati indicati con gli stessi riferimenti numerici e, per quanto qui non esplicitamente descritto, si rimanda alla parte precedente della descrizione. La seconda forma di realizzazione delle figure 7 ad 11 si differenzia dalla precedente principalmente per il fatto che lo scambiatore à ̈ realizzato secondo uno schema a tubi verticali.
Nell’esempio in considerazione, i tubi 5 si estendono pertanto fra le piastre superiore 3c ed inferiore 3d del telaio 3, ed i collettori 7a, 7b sono disposti in corrispondenza di tali piastre.
Nello scambiatore illustrato sono previsti mezzi di fissaggio e sostegno 15 tramite i quali i bordi laterali 13a, 13b della griglia di protezione 10 sono direttamente collegati e stabilmente fissati alle piastre laterali 3a, 3b, e tramite i quali la griglia di protezione 10 Ã ̈ sostenuta dallo scambiatore di calore 1, e mezzi di ancoraggio 17 tramite i quali il bordo inferiore 13d della griglia di protezione 10 Ã ̈ trattenuto in modo non stabile ad un lato inferiore dello scambiatore di calore 1.
Nell’esempio illustrato, i mezzi di fissaggio e sostegno sono costituiti, per ciascun bordo laterale della griglia di protezione 10, da una coppia di alette molleggianti di impegno a scatto 15a, 15b e da una formazione di centraggio e sostegno 16a, 16b, in cui le alette molleggianti 15a, 15b e le formazioni di centraggio e sostegno 16a, 16b sono ricavate di pezzo su un elemento di supporto 21a, 21b fissato, ad esempio mediante rivetti, alla rispettiva piastra laterale 3a, 3b.
A sua volta, ciascun bordo laterale 13a, 13b della griglia di protezione à ̈ provvisto di una rispettiva porzione di accoppiamento 23a, 23b disposta in modo da sovrapporsi al rispettivo elemento di supporto 21a, 21b, e presentante una finestra 14c, 14d atta ad essere impegnata a scatto dalla corrispondente coppia di alette molleggianti di impegno a scatto 15a, 15b.
Ciascuna formazione di centraggio e sostegno 16a, 16b à ̈ atta ad essere inserita in un’apertura sagomata a T 14e, 14f ricavata nella rispettiva porzione di accoppiamento 14a, 14b.
Con riferimento in particolare alla figura 12, i mezzi di ancoraggio 17 sopra menzionati sono costituiti da almeno una porzione a linguetta 17a ricavata integralmente sul ed estendentesi verso il basso dal bordo inferiore 13d della griglia di protezione 10. Detta almeno una porzione a linguetta 17a à ̈ atta ad impegnare una corrispondente fenditura della piastra inferiore 3d del telaio 3 dello scambiatore, in modo tale da trattenere in modo non stabile il bordo inferiore 13d della griglia di protezione 10 al lato inferiore dello scambiatore di calore 1. Tale accorgimento permette di ridurre od eliminare eventuali vibrazioni associate alla parte centrale inferiore della griglia di protezione 10, senza tuttavia richiedere complesse operazioni di accoppiamento durante l’assemblaggio della griglia sullo scambiatore.
Come si può vedere nelle figure 7 e 9, fra la griglia di protezione 10 ed i tubi 5 dello scambiatore à ̈ interposto un elemento antivibrante 25, di materiale in grado di attutire gli urti, quale ad esempio gomma, disposto in modo da essere compresso fra la griglia di protezione 10 ed i tubi 5. Tale elemento antivibrante può essere montato meccanicamente sulla griglia di protezione 10, oppure stampato su di essa. Nell’esempio illustrato, l’elemento antivibrante 25 à ̈ fissato meccanicamente ad una corrispondente porzione della griglia di protezione 10, attraverso spine ricavate integralmente sull’elemento antivibrante 25 ed inserite in corrispondenti fori ricavati sulla griglia di protezione.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore di un veicolo, comprendente un telaio (3), una pluralità di tubi paralleli (5) estendentisi fra due lati opposti del telaio, una coppia di collettori (7a, 7b), ciascuno dei quali à ̈ rispettivamente disposto in corrispondenza di uno di detti due lati opposti del telaio, ed una griglia di protezione (10), montata in corrispondenza di una faccia dello scambiatore di calore ed includente una pluralità di elementi di griglia paralleli (11), in cui ciascuno di detti elementi di griglia à ̈ atto a schermare un corrispondente tubo dello scambiatore di calore, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi di fissaggio e sostegno (15) tramite i quali bordi laterali opposti (13a, 13b) della griglia di protezione sono direttamente collegati e stabilmente fissati al telaio od ai collettori, e tramite i quali la griglia di protezione à ̈ sostenuta dallo scambiatore di calore, e mezzi di ancoraggio (17) tramite i quali un bordo inferiore (13d) della griglia di protezione à ̈ trattenuto in modo non stabile ad un lato inferiore dello scambiatore di calore.
  2. 2. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di fissaggio e sostegno sono costituiti, per ciascun bordo laterale della griglia di protezione (10), da una coppia di alette molleggianti di impegno a scatto (15a, 15b) atte ad impegnare a scatto una corrispondente finestra (14c, 14d) disposta in corrispondenza del bordo laterale della griglia di protezione, e da una formazione di centraggio e sostegno (16a, 16b) atta ad essere inserita in una corrispondente apertura sagomata (14e, 14f) disposta in corrispondenza del bordo laterale della griglia di protezione, in cui il sostegno della griglia di protezione (10) sullo scambiatore di calore (1) Ã ̈ principalmente fornito dalla formazione di centraggio e sostegno (16a, 16b).
  3. 3. Scambiatore secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna aletta molleggiante (15a, 15b) si estende secondo una direzione perpendicolare al piano dello scambiatore di calore ed à ̈ disposta in modo tale da essere atta a flettersi secondo una direzione verticale, essendo provvista di un rispettivo dente di arresto (15c, 15d) atto ad impegnare una corrispondente porzione della griglia di protezione (10).
  4. 4. Scambiatore secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui ciascuna formazione di centraggio e sostegno (16a, 16b) si estende secondo una direzione perpendicolare al piano dello scambiatore e presenta una sezione a T, la corrispondente apertura sagomata (14e, 14f) avendo corrispondente forma a T.
  5. 5. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni 2 a 4, in cui la finestra (14c) e l’apertura sagomata (14e) associate ad uno dei bordi laterali (13a) della griglia di protezione hanno ampiezza maggiore nella direzione orizzontale rispetto alla finestra (14d) ed all’apertura sagomata (14f) associate all’altro dei bordi laterali (13b) della griglia di protezione.
  6. 6. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni 2 a 5, in cui le alette molleggianti (15a, 15b) e le formazioni di centraggio e sostegno (16a, 16b) sono ricavate integralmente sul corpo di detti collettori (7a, 7b), o su elementi di supporto (21a, 21b) rispettivamente fissati a piastre laterali (3a, 3b) del telaio.
  7. 7. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni 2 a 6, in cui dette finestre ed aperture sagomate sono disposte su rispettive porzioni ad orecchia (14a, 14b) estendentisi lateralmente da ciascun bordo laterale (13a, 13b) della griglia di protezione.
  8. 8. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di fissaggio e sostegno sono costituiti da viti o rivetti inseriti in corrispondenti fori ricavati sui bordi laterali (13a, 13b) della griglia di protezione, ed impegnanti corrispondenti sedi disposte sul telaio o sui collettori in modo da fissare stabilmente la griglia di protezione ad essi.
  9. 9. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di ancoraggio sono costituiti da almeno una porzione a gancio (17a) ricavata integralmente sul ed estendentesi posteriormente dal bordo inferiore (13d) della griglia di protezione (10), detta almeno una porzione a gancio (17a) essendo atta ad impegnare una corrispondente porzione di una piastra inferiore (3d) del telaio (3) dello scambiatore di calore.
  10. 10. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni 1 ad 8, in cui detti mezzi di ancoraggio sono costituiti da almeno una porzione a linguetta (17a) ricavata integralmente sul ed estendentesi verso il basso dal bordo inferiore (13d) della griglia di protezione (10), detta almeno una porzione a linguetta (17a) essendo atta ad impegnare una corrispondente fenditura di una piastra inferiore (3d) del telaio (3) dello scambiatore di calore.
  11. 11. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui sulla griglia di protezione (10) Ã ̈ ricavata almeno una centinatura di precarico atta a sollecitare elasticamente almeno uno degli elementi di griglia (11) contro almeno uno dei tubi (5) dello scambiatore di calore.
  12. 12. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la griglia di protezione (10) à ̈ provvista di un elemento antivibrante (25), di materiale in grado di attutire gli urti, il quale à ̈ disposto in modo da essere compresso fra la griglia di protezione (10) ed i tubi (5) dello scambiatore di calore.
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