ITTO20120732A1 - Scambiatore di calore per un gruppo di conversione di energia, e gruppo di conversione di energia provvisto di tale scambiatore di calore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SCAMBIATORE DI CALORE PER UN GRUPPO DI CONVERSIONE DI ENERGIA, E GRUPPO DI CONVERSIONE DI ENERGIA PROVVISTO DI TALE SCAMBIATORE DI CALOREâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad uno scambiatore di calore per un gruppo di conversione di energia, in particolare per un motore a combustione esterna atto a trasformare calore in energia meccanica.

Nel settore dei motori a combustione esterna, il più noto à ̈ il motore Stirling, il quale à ̈ caratterizzato da un ciclo termodinamico chiuso con pressioni relativamente elevate. Un ciclo termodinamico chiuso, tuttavia, implica l’utilizzo di due scambiatori di calore, uno di raffreddamento ed uno di riscaldamento, associati rispettivamente ad una camera di espansione e ad una camera di compressione, e l’utilizzo di elementi di tenuta estremamente affidabili ed efficaci, per cui il motore Stirling risulta essere relativamente complesso. Per di più, il motore Stirling ha elevati costi di manutenzione e ha una struttura meccanica con parti in moto alternativo e/o rotatorio che, alle alte potenze, sono difficilmente equilibrabili in condizioni dinamiche.

Per ovviare almeno ad alcuni degli inconvenienti sopra descritti per il motore Stirling, à ̈ sentita l’esigenza di realizzare un motore a combustione esterna che possa operare a ciclo aperto con un rendimento accettabile.

Nel settore dei sistemi operanti a ciclo aperto per convertire calore in energia meccanica, il brevetto US4414812 descrive un sistema comprendente una camera di compressione ed una camera di espansione, in cui scorrono rispettivi pistoni. Tali pistoni sono coassiali e collegati tra loro, e sono mobili lungo una direzione rettilinea. L’aria compressa nella camera di compressione passa in uno scambiatore di calore, dove viene riscaldata prima di entrare nella camera di espansione. In particolare, lo scambiatore di calore à ̈ definito da un collettore solare. Questa soluzione non à ̈ soddisfacente, principalmente perché ha scambiatori di calore realizzati nei cilindri definenti le camere di compressione e di espansione, per cui possiede limiti di potenza imposti dalle dimensioni massime applicabili a tali scambiatori. Inoltre, tale soluzione non può essere adattata per impiegare un motore rotativo e richiede valvole per l’ingresso/uscita di aria dalle camere di compressione e di espansione.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare uno scambiatore di calore per un gruppo di conversione di energia, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica i problemi sopra esposti e, preferibilmente, possa essere regolato per ottimizzare il funzionamento, possa essere dimensionato in fase di progetto in modo flessibile ed in modo da sfruttare al meglio lo spazio a disposizione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato uno scambiatore di calore per un gruppo di conversione di energia, come definito nella rivendicazione 1.

Inoltre, secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di conversione di energia, come definito nella rivendicazione 8.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figure 1 Ã ̈ una vista schematica frontale, con parti in sezione, di un gruppo di conversione di energia provvisto di una preferita forma di attuazione dello scambiatore di calore secondo la presente invenzione; - la figura 2 Ã ̈ una vista schematica laterale, con parti in sezione, del gruppo di figura 1;

- le figure 3a-3e mostrano una sequenza di fasi di funzionamento di un pistone del gruppo di figura 1; - la figura 4 Ã ̈ una vista prospettica semplificata di un cilindro per il pistone delle figure 3a-3e;

- le figure da 5 a 7 sono analoghe alla figura 2 e mostrano rispettive varianti del gruppo di figura 1; - la figura 8 Ã ̈ una vista prospettica in esploso ed in scala ingrandita dello scambiatore di calore della figura 1; e

- le figure 9a e 9b illustrano, in sezione, lo scambiatore di calore delle figure 1 e 8 durante due diversi istanti di funzionamento.

Nelle figure 1 e 2, il numero di riferimento 1 indica un gruppo di conversione di energia (schematicamente illustrato) che, nell’esempio non limitativo descritto, trasforma calore in energia meccanica. In particolare, il gruppo 1 à ̈ sostanzialmente un motore a combustione esterna che utilizza un flusso F1 di gas prodotti da una combustione come sorgente di calore. In particolare, tali gas sono definiti dai fumi di scarico prodotti in un forno da vetro (non illustrato).

Il gruppo 1 comprende una macchina rotativa 3, la quale ha un albero 4 girevole attorno ad un proprio asse 5 ed opera, nell’esempio descritto, come macchina motrice per produrre energia meccanica, sotto forma di rotazione dell’albero 4. L’albero 4 à ̈ collegato all’albero 6 di una macchina elettrica 7 (schematicamente illustrata), la quale ha caratteristiche tali da poter essere utilizzata sia come motore elettrico, ossia come starter del gruppo 1, sia come generatore di energia elettrica. A questo proposito, il gruppo 1 comprende un dispositivo 8 elettronico di regolazione, per gestire il funzionamento della macchina elettrica 7 (avviamento dell’albero 4, interfaccia con una rete elettrica, sistemi di misura e controllo, ecc…) e per gestire il funzionamento degli altri componenti del gruppo 1.

La macchina rotativa 3 comprende almeno una camera 9, il cui volume à ̈ variabile tra un valore massimo ed un valore minimo ad ogni giro dell’albero 4 in funzione dello spostamento di un corrispondente organo operativo 10. Nell’esempio illustrato, l’organo operativo 10 à ̈ definito da un pistone, il quale à ̈ collegato all’albero 4, ad esempio tramite una trasmissione a biella e manovella 11, in modo da traslare lungo una corsa di mandata ed una corsa di ritorno lungo un asse 12 radiale.

La superficie laterale del pistone 10 à ̈ accoppiata (ad esempio tramite fasce elastiche non illustrate) ad una camicia o cilindro 13, che definisce lateralmente la camera 9. In particolare, la macchina rotativa 3 ha un carter 14 contenente olio che, tramite sbattimento o tramite pompa, raggiunge i punti da lubrificare (cuscinetti di supporto dell’albero 4, bottone di manovella, perno di biella, fasce elastiche, ecc..).

Nell’esempio preferito illustrato, la macchina rotativa 3 à ̈ definita da un motore a due tempi e ha almeno una luce 15 di scarico ed almeno una luce 16 di ingresso, la quale comunica con un ventilatore o compressore 18 per ricevere un flusso F2 di aria ambiente (a differenza di alcuni motori a due tempi tradizionali che ricevono aria ambiente compressa dal carter). Il ventilatore 18 à ̈ provvisto di un opportuno filtro (non illustrato) per l’aria ed à ̈ azionato dall’albero 4 (ad esempio tramite una trasmissione a cinghia dentata non illustrata), oppure da un motore elettrico (non illustrato), alimentato ad esempio dalla rete elettrica.

Preferibilmente, le luci 15 e 16 sono realizzate sulla camicia 13 e vengono aperte e chiuse direttamente dal moto alternato del pistone 10, senza l’impiego di valvole di aspirazione e scarico.

Al momento della chiusura delle luci 15 e 16 durante la corsa di mandata del pistone 10 verso il suo punto morto superiore, la camera 9 contiene aria ambiente che à ̈ stata alimentata dal ventilatore 18 e che viene compressa e spinta dal pistone 10 in uno scambiatore 22 di calore (fase di compressione - fig. 3b). Quando il pistone 10 à ̈ vicino al punto morto superiore, nello scambiatore 22 la temperatura dell’aria aumenta in modo repentino, come meglio verrà descritto nel seguito (fase di riscaldamento -fig. 3c). L’aumento di temperatura provoca un aumento del volume dell’aria (fase di espansione - fig. 3d), per cui l’aria esercita una spinta sul pistone 10 verso il suo punto morto inferiore. Tale spinta fa ruotare l’albero 4 e, per inerzia, farà eseguire una nuova corsa di mandata al pistone 10. Pertanto, una volta avviata dalla macchina elettrica 7, la rotazione dell’albero 4 si auto-sostiene.

Durante la corsa di ritorno del pistone 10, la luce 15 si apre leggermente prima della luce 16: la leggera pressione esistente nella camera 9 spinge l’aria calda attraverso la luce 15 verso l’esterno (fase di scarico – fig. 3e). Quando poi si apre la luce 16, da quest’ultima affluisce l’aria ambiente immessa dal ventilatore 18 (fase di lavaggio – fig. 3a). Durante questa fase,l’aria entrante dalla luce 16 svolge la funzione di lavaggio, ossia contribuisce a scaricare la rimanente aria calda attraverso la luce 15. Il pistone 10 arriva al punto morto inferiore e risale poi verso il punto morto superiore, con le luci 15 e 16 tutte aperte, in modo da iniziare un nuovo ciclo, ossia una nuova fase di compressione, con aria “fredda†.

Come visibile in figura 4, preferibilmente la sezione trasversale della camicia 13 non à ̈ circolare, ma à ̈ allungata lungo un asse 23. Le luci 15 e 16 sono diametralmente opposte rispetto all’asse 12 e sostanzialmente allineate lungo l’asse 23: in questo modo, la superficie interna della camicia 13 canalizza l’aria di lavaggio dalla luce 16 alla luce 15 e facilita l’uscita dell’aria calda, quando le luci 15 e 16 sono tutte aperte. Preferibilmente, per canalizzare l’aria di lavaggio, la camicia 13 ha due facce interne 24 che sono sostanzialmente piane e parallele agli assi 23 e 12.

Preferibilmente, il motore 3 comprende almeno una valvola di sicurezza (non illustrata), che comunica con la camera 9 ed à ̈ configurata in modo da scaricare l’aria dalla camera 9 in caso di anomalia, in modo automatico o sotto il comando del dispositivo 8, per ridurre la pressione.

Secondo la variante della figura 5, il pistone 10 e la camera 9 sono sdoppiati in una coppia di pistoni 10a,10b e, rispettivamente, in una coppia di camere 9a,9b, le quali sono comunicanti attraverso una feritoia o passaggio 25 realizzato in corrispondenza del punto morto superiore dei pistoni 10a,10b. Le camere 9a,9b comunicano con il medesimo scambiatore 22 e, preferibilmente, hanno una sezione trasversale circolare. I pistoni 10a,10b sono accoppiati all’albero 4 in modo da muoversi in fase. Il pistone 10a apre/chiude la luce 16 (senza luce di scarico), ed il pistone 10b apre/chiude la luce 15 (senza luce di ingresso). Pertanto, nella fase di lavaggio, l’aria ambiente entra nella camera 9a e deve fare un percorso in ascesa per raggiungere la feritoia 25 e travasare nella camera 9b, per poi scendere verso la luce 15.

Secondo la variante della figura 6, il motore 3 comprende una pluralità di pistoni 10, ad esempio sei, che azionano un unico albero 4. Il movimento dei pistoni à ̈ sfasato in modo da avere sempre almeno un pistone che à ̈ in fase di lavaggio, per cui la mandata del ventilatore 18 non à ̈ mai tappata, con conseguente vantaggio dell’efficienza del gruppo 1.

Secondo la variante della figura 7, il gruppo 1 comprende una pluralità di moduli, ad esempio tre, ciascuno dei quali à ̈ costituito da un assieme scambiatore-motore uguale a quanto illustrato in figura 5. I moduli hanno rispettivi alberi 4a,4b,4c, i quali sono coassiali, sono fissati l’uno all’altro, ad esempio tramite un accoppiamento a chiavette, e sono sfasati di 120° l’uno rispetto all’altro.

Nei casi delle figure 6 e 7, dove à ̈ prevista una pluralità di pistoni 10, il gruppo 1 comprende anche un collettore di ingresso (non illustrato) che guida l’aria ambiente dal ventilatore 18 a tutte le varie luci 16 di ingresso, ed un collettore di scarico (non illustrato) che convoglia l’aria calda da tutte le luci 15 verso una uscita o verso un utilizzo successivo. Ovviamente, queste soluzioni a pistoni multipli consentono di migliorare l’equilibratura dinamica del motore 3.

Ancora con riferimento alle figure 1 e 2, l’estremità superiore 26 della camicia 13 à ̈ fissata a tenuta di fluido ad una base 27 dello scambiatore 22 in modo non descritto in dettaglio, per cui il motore 3 à ̈ privo di testata. Come visibile nelle figure 9a e 9b, lo scambiatore 22 comprende una pluralità di piastre 30 di scambio termico, le quali sono supportate dalla base 27, sono parallele e definiscono tra loro una pluralità di canali 31 ed una pluralità di cavità 32, alternate ai canali 31 lungo una direzione 33 trasversale, che à ̈ ortogonale alle piastre 30.

Sul lato della base 27 e sul lato opposto, i canali 31 sono chiusi a tenuta, ad esempio tramite pareti 34 saldate alle piastre 30, mentre sugli altri due lati hanno rispettivamente un ingresso 35 e una uscita 36 allineati in modo da definire una direzione 37 di avanzamento longitudinale per il flusso F1 (fig. 8).

Preferibilmente, il gruppo 1 comprende una struttura di convogliamento (non illustrata), che guida i fumi verso gli ingressi 35 e poi dalle uscite 36 verso ulteriori processi (filtrazione, ecc…), e valvole di regolazione (non illustrate), ad esempio valvole a farfalla o valvole di bypass, comandate dal dispositivo 8 per regolare la portata del flusso F1 attraverso lo scambiatore 22, ad esempio in funzione della potenza erogata dal motore 3 e/o per mantenere all’uscita dello scambiatore 22 un valore costante di temperatura dei fumi.

Come mostrato in figura 9b, i fumi definiscono una sorgente di calore che scalda le piastre 30. A loro volta, le piastre 30 hanno rispettive facce 38 che sono rivolte l’una verso l’altra e trasmettono il calore alle cavità 32. In corrispondenza degli ingressi 35 e delle uscite 36 le cavità 32 sono chiuse a tenuta, ad esempio tramite pareti 39 saldate alle piastre 40. In corrispondenza della base 27, invece, le cavità 32 hanno rispettive aperture 40, le quali comunicano con la camera 9 in modo permanente e definiscono sia l’ingresso per l’aria ambiente compressa dal pistone 10, sia l’uscita per l’aria riscaldata dalle piastre 30. All’estremità opposta, invece, le cavità 32 sono cieche.

Lo scambiatore 22 comprende un dispositivo 42 per la regolazione dell’accesso dell’aria alle piastre 30. Il dispositivo 42 comprende, per ciascuna cavità 32, un relativo organo mobile 43 che impegna la cavità 32 stessa. L’organo mobile 43 può assumere una configurazione di chiusura, in cui ostruisce l’accesso alle facce 38 (almeno per la maggior parte della loro area), e una configurazione di apertura, in cui lascia passare l’aria verso le facce 38, in funzione della pressione dell’aria in corrispondenza delle aperture 40 ed in funzione di una spinta elastica agente in senso opposto.

Nella forma di attuazione preferita, gli organi mobili 43 sono collegati in punti fissi e sono almeno in parte deformabili in modo da variare forma e/o dimensioni durante lo spostamento tra le configurazione di chiusura e di apertura. Ciascun organo mobile 43 ha due facce 44 opposte che sono a contatto con le facce 38 nella configurazione di chiusura e sono distanziate dalle facce 38 nella configurazione di apertura. Inoltre, ciascun organo mobile 43 termina con una punta 45, la quale à ̈ disposta sostanzialmente in corrispondenza della rispettiva apertura 40 e svolge una funzione di invito per l’aria che deve infilarsi nelle intercapedini tra le facce 38 e 44 nella configurazione di apertura. La deformabilità degli organi mobili 43 à ̈ localizzata in opportune zone in modo da impedire arretramenti della punta 45, ma consentire lo spostamento delle facce 44 lungo la direzione 33 in funzione della pressione dell’aria presente in corrispondenza dell’apertura 40.

Vantaggiosamente, gli organi mobili 43 sono definiti da lamine, membrane o sacche, aventi rispettive camere interne 47 isolate dalle cavità 32 e riempite con un gas, la cui pressione definisce la spinta che tende a mantenere le sacche 43 nella configurazione di chiusura.

Il dispositivo 42 comprende un sistema di regolazione 49 (fig. 2) comandato dal dispositivo 8 in modo da impostare la pressione nelle camere interne 47 ad un valore di taratura, quando le sacche 43 sono disposte nella configurazione di chiusura. In particolare, le camere interne 47 comunicano tramite un polmone 50, il quale à ̈ collegato al sistema 49 tramite una tubazione ed à ̈ definito lateralmente da un elemento anulare 51 e superiormente da un coperchio 52 accoppiato a tenuta di fluido all’elemento anulare 51.

Come mostrato nella figura 8, vantaggiosamente le sacche 43 sono supportate dall’elemento anulare 51 in modo non descritto in dettaglio, per cui formano una struttura a pettine 53, che durante l’assemblaggio dello scambiatore 22 viene montata inserendo le sacche 43 nelle cavità 32 verso le aperture 40 fino ad appoggiarsi sulle pareti 34 e chiudere a tenuta di fluido le estremità superiori delle cavità 32. Secondo una variante, la struttura a pettine 53 à ̈ saldata alla struttura che definisce i canali 31 e le cavità 32.

In uso, durante la fase di compressione del pistone 10, aumenta progressivamente la pressione dell’aria agente sulla punta 45. Quando la pressione dell’aria raggiunge una soglia corrispondente al valore di taratura (ad esempio 5 bar) che à ̈ stato impostato tramite il dispositivo 49, le sacche 43 si deformano e si spostano nella configurazione di apertura, lasciando così libero il passaggio dell’aria nelle intercapedini tra le facce 38 e 44.

Regolando il valore di taratura, à ̈ possibile impostare l’istante in cui la pressione dell’aria provoca lo spostamento delle sacche 43 dalla configurazione di chiusura alla configurazione di apertura. Aumentando il valore di taratura, il rendimento tende ad aumentare e la potenza meccanica erogata dall’albero 4 tende a diminuire. Utilizzando questa regolazione, à ̈ possibile gestire il funzionamento del motore 3 in modo da mantenere costante la velocità di rotazione dell’albero 4 in funzione dell’effettiva potenza assorbita dal carico, ossia dall’albero 6. In particolare, se la coppia richiesta dal carico tende a diminuire durante il funzionamento, per mantenere costante la velocità di rotazione si incrementa il valore di taratura. Al contrario, se la coppia tende ad aumentare, il valore di taratura viene diminuito.

Nelle intercapedini tre le facce 38 e 44, l’aria si scalda, non solo per effetto del calore delle piastre 30, ma anche per effetto del calore sulle facce 44, che si sono scaldate precedentemente, quando erano a contatto delle facce 38 nella configurazione di chiusura.

Durante il periodo di tempo in cui le sacche 43 rimangono nella configurazione di apertura, la pressione nella camera 9 e nelle intercapedini tra le facce 38,44 rimane uguale alla pressione nelle camere interne 47, in quanto le due pressioni agiscono sulla medesima area. In questo periodo di tempo, continuando la fase di compressione del pistone 10 fino al punto morto superiore, le sacche 43 continuano a deformarsi e, quindi, a ridurre il volume delle camere interne 47. Se la capacità complessiva del polmone 50 e delle camere interne 47 à ̈ relativamente piccola, la riduzione di volume delle camere interne 47 provoca un aumento di pressione del gas rispetto al valore di taratura, e la pressione dell’aria nella camera 9 aumenta di pari passo.

Regolando la capacità del polmone 50, à ̈ possibile ottenere un valore desiderato per l’aumento di pressione che si verifica dall’inizio della configurazione di apertura all’istante del punto morto superiore e, quindi, impostare la pressione massima operativa raggiunta dall’aria ad ogni ciclo. Preferibilmente, l’altezza del polmone 50 viene scelta in modo da determinare un aumento di pressione di circa 1 bar.

La pressione dell’aria sulle facce 38, pertanto, oscilla con una frequenza determinata dai cicli del pistone 10 e genera una vibrazione delle piastre 30. Tale vibrazione impedisce ai residui dei fumi di fermarsi nei canali 31, per cui evita incrostazioni e sporcamento dello scambiatore 22.

Superato il punto morto superiore, come accennato sopra, il pistone 10 scende verso il punto morto inferiore sfruttando l’espansione dell’aria riscaldata. Quando la pressione nella camera 9 ritorna al di sotto del valore di taratura, le sacche 43 tornano nella loro configurazione di chiusura, per cui le facce 38 e 44 tornano a scaldarsi. La fase di espansione porta il pistone 10 a raggiungere l’inizio della fase di scarico. Il ciclo poi si ripete, trasformando così il calore in energia meccanica in modo continuo.

Da quanto sopra esposto, à ̈ evidente come ciascun organo mobile 43 à ̈ un organo attivo, che funziona in modo automatico in funzione della pressione dell’aria compressa dal pistone 10, come una sorta di pistone di regolazione integrato nello scambiatore 22 e come una valvola di apertura/chiusura per il passaggio dell’aria.

Alla luce di questa caratteristica e delle altre caratteristiche sopra descritte, il gruppo 1 rappresenta un notevole miglioramento rispetto al motore Stirling. Infatti, il gruppo 1 à ̈ relativamente semplice e ha un numero basso di componenti, in quanto integra, nello scambiatore 22, le funzioni svolte nel motore Stirling dal pistone secondario e dallo scambiatore di riscaldamento, senza accoppiamenti meccanici tra gli organi mobili 43 e l’albero 4 e senza alcun comando per spostare gli organi mobili 43 tra le configurazioni di chiusura e di apertura.

Il gruppo 1 può operare con un rendimento soddisfacente anche in ciclo aperto, ricevendo aria dall’ambiente esterno, per cui può essere eliminato lo scambiatore di raffreddamento del motore Stirling e possono essere utilizzati sistemi di tenuta più semplici.

L’aria calda uscente dal gruppo 1 non à ̈ contaminata da lubrificante o altri elementi chimici, per cui può essere scaricata in ambiente oppure riutilizzata (ad esempio, per riscaldamento ambientale).

Lo scambiatore 22 à ̈ un componente separato dal cilindro 13, per cui può essere dimensionato in modo indipendente dalla progettazione della macchina rotativa 3. In particolare, lo scambiatore 22 può essere relativamente grande senza incrementare eccessivamente gli ingombri complessivi del gruppo 1, per cui à ̈ possibile costruire gruppi 1 anche con potenze rilevanti. In altre parole, à ̈ possibile garantire un alto rapporto tra potenza erogata e volume di installazione, in confronto alle altre soluzioni note.

Per di più, la tecnologia del motore a due tempi à ̈ semplice e consolidata, per cui la macchina rotativa 3 non genera difficoltà di realizzazione. Nel contempo, à ̈ possibile avere una buona lubrificazione, interventi di manutenzione limitati e, quindi, un’affidabilità elevata.

Inoltre, variando il valore di taratura della pressione delle camere interne 47, à ̈ possibile regolare, entro certi limiti, la potenza del motore 3 in modo semplice, ad esempio per mantenere costante la velocità di rotazione dell’albero 4.

Nel contempo, come esposto sopra, la pressione dell’aria oscilla tra il valore di taratura ed un valore massimo ad ogni ciclo, per cui le piastre 30 sono soggette a piccole vibrazioni che evitano il formarsi di depositi nei canali 32 e, quindi, impediscono alle prestazioni di scambio termico di decadere nel tempo a causa dello sporcamento.

Lo scambiatore 22 Ã ̈ applicabile anche a motori tradizionali a combustione interna per adattarli ad un funzionamento a combustione esterna, raggiungendo un rendimento superiore a quelli raggiungibili con gli scambiatori noti.

Dal punto di vista ecologico e dell’efficienza energetica energetico, il gruppo 1 consente di recuperare il calore residuo di fumi di combustione, senza dissiparlo totalmente, con ottimi risultati.

Tuttavia, il gruppo 1 può essere utilizzato anche con altre sorgenti di calore, in luogo dei fumi, ad esempio: - con energia solare, che irradia le piastre 30, direttamente o tramite riflessione, oppure tramite un fluido vettore;

- con calore derivante da combustione, di biomasse o altro combustibile, con fiamma diretta sulle piastre 30 o tramite un fluido vettore.

Il gruppo 1 può funzionare anche come sistema frigorigeno a fronte di un consumo di energia meccanica attraverso l’albero 4: il fluido operativo, ossia l’aria, nella fase di scarico in atmosfera subisce un raffreddamento che permette di raggiungere temperature anche ampiamente al di sotto degli 0°C, facendo fluire un flusso F1 (ad esempio un flusso d’aria) che sia capace di asportare calore dalle piastre 30.

Da quanto precede appare, infine, evidente che allo scambiatore 22 ed al gruppo 1 descritti possono essere apportate altre modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione, come definita dalle rivendicazioni allegate.

In particolare, la macchina rotativa 3 potrebbe avere opportune valvole comandate per l’aspirazione e lo scarico dell’aria; e/o potrebbe essere definita da un motore di tipo diverso, ad esempio un motore a pistoni a quattro tempi oppure una macchina in cui l’organo operativo 10 non à ̈ dotato di moto rettilineo alternativo, ma rotatorio (derivata da motori Wankel o da compressori a lobi, a palette, a ingranaggi, ecc..).

Il gruppo 1 può essere utilizzato anche in ciclo chiuso ed eventualmente utilizzare un fluido operativo diverso dall’aria. In questo caso, sarebbe necessario inserire un ulteriore scambiatore atto a cedere calore dopo lo scarico del fluido operativo.

Nello scambiatore 22, gli organi mobili 43 potrebbero essere spinti nella loro configurazione di chiusura da molle e/o da caratteristiche elastiche intrinseche del materiale degli organi mobili 43 stessi, invece che dal gas in pressione nelle camere interne 47. Gli organi mobili 43 potrebbero avere forma diversa da quella mostrata a titolo di esempio; e/o potrebbero traslare nelle cavità 32 come pistoncini, invece di essere deformabili, per aprire/chiudere l’accesso dell’aria dalle aperture 40 alle piastre 30.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Scambiatore di calore (22) per un gruppo di conversione di energia (1), lo scambiatore comprendendo: - almeno una coppia di piastre di scambio termico (30), le quali sono parallele e sono distanziate in modo da definire, tra loro, una cavità (32) avente una apertura (40) definente l’ingresso e l’uscita per un fluido operativo; e - mezzi (42) per la regolazione dell’accesso del fluido operativo; detti mezzi comprendendo: a) un organo (43) impegnante detta cavità (32) e mobile tra una configurazione di chiusura, in cui impedisce l’accesso del fluido operativo a dette piastre di scambio termico (30), ed una configurazione di apertura, in cui lascia passare il fluido operativo da detta apertura (40) verso dette piastre di scambio termico (30); b) mezzi elastici esercitanti una spinta per mantenere detto organo (43) nella configurazione di chiusura fino a quando la pressione del detto fluido operativo non raggiunge una data soglia. 2.- Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, mezzi di regolazione (49) agenti su detti mezzi elastici per impostare detta soglia. 3.- Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici sono definiti da un gas in pressione. 4.- Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo (43) à ̈ deformabile per variare forma e/o dimensioni durante lo spostamento tra le dette configurazioni di chiusura e di apertura. 5.- Scambiatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto organo (43) ha due facce (44) che, nella configurazione di chiusura, sono appoggiate contro dette piastre di scambio termico (30). 6.- Scambiatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto organo (43) à ̈ definito da una sacca. 7.- Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di dette piastre di scambio termico (30), le quali definiscono una pluralità di canali (31) ed una pluralità di cavità (31), alternate ai detti canali ed impegnate, ciascuna, da una rispettiva detta sacca (43); dette sacche (43) avendo rispettive camere interne che comunicano attraverso un polmone (50) disposto all’estremità opposta rispetto alla detta apertura (40). 8.- Gruppo per la conversione di energia, caratterizzato dal fatto di comprendere uno scambiatore realizzato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti ed una macchina rotativa (3) comprendente: - un albero (4) rotante attorno ad un suo asse (5); - almeno un cilindro definente una camera (9) comunicante con detta apertura (40) in modo permanente; - almeno un organo operativo (10) collegato al detto albero (4) in modo da variare il volume di detta camera (9) ad ogni giro del detto albero (4); - almeno una luce di ingesso (16) per fare entrare il fluido operativo in detta camera (9); e - almeno una luce di scarico (15) per fare uscire il fluido operativo da detta camera (9). 9.- Gruppo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta macchina rotativa (3) à ̈ definita da un motore a due tempi. 10.- Gruppo secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che detta luce di ingresso (16) riceve un flusso d’aria come fluido operativo da un ambiente esterno. 11.- Gruppo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un ventilatore (18) che alimenta detto flusso d’aria. 12.- Gruppo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di pistoni e di cilindri, i quali ricevono aria da detto ventilatore (18); detto ventilatore (18) avendo una mandata che non à ̈ mai tappata. 13.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 12, caratterizzato dal fatto che la sezione trasversale di detta camera (9) à ̈ allungata lungo una direzione di lavaggio (23); dette luci di ingesso e scarico (16,15) essendo sostanzialmente allineate lungo detta direzione di lavaggio (23).