ITTO20131030A1 - Sistema di smorzamento delle vibrazioni per un evaporatore hvac - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: "Sistema di smorzamento delle vibrazioni per un evaporatore HVAC"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di smorzamento delle vibrazioni per uno scambiatore di calore di un veicolo, in cui lo scambiatore di calore presenta una sezione trasversale di forma approssimativamente rettangolare ed è destinato ad essere alloggiato all’interno di un vano di contenimento, e detto sistema di smorzamento è atto ad essere interposto fra un bordo laterale dello scambiatore di calore ed una parete di detto vano di contenimento.

È noto che nei sistemi HVAC per autoveicoli può essere previsto un evaporatore, il quale è posizionato entro un vano di contenimento ricavato all’interno dell’involucro che racchiude il sistema HVAC. L’evaporatore è rigidamente collegato, tramite tubazioni, al compressore che comprime ed alimenta il fluido frigorigeno destinato all’evaporatore. A causa di tale collegamento rigido le vibrazioni generate durante il funzionamento dal compressore vengono trasmesse più o meno direttamente all’evaporatore. Tali vibrazioni possono poi essere trasmesse per contatto dal corpo dell’evaporatore alle pareti del vano di contenimento in cui tale evaporatore è posizionato, con conseguente produzione di rumori indesiderati.

Per eliminare od almeno ridurre il verificarsi di tali rumori, è noto di utilizzare una guarnizione di materiale espanso od elastomerico che viene posizionata attorno all’evaporatore, e quindi interposta fra il bordo laterale dello scambiatore di calore e le pareti del vano di contenimento.

Tale soluzione non è tuttavia conveniente da un punto di vista economico, in quanto la materia prima utilizzata è relativamente costosa, ed in quanto la procedura di installazione della guarnizione sull’evaporatore può avvenire solo manualmente, dal momento che è poco adatta ad essere automatizzata. Inoltre, la soluzione suddetta non è conveniente anche perché non è adattabile alle diverse esigenze applicative; per l’installazione su evaporatori di dimensioni differenti devono essere infatti previsti set di guarnizioni di lunghezze differenti, con conseguenti maggiori costi di produzione e di gestione.

Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un sistema di smorzamento delle vibrazioni in grado di eliminare od almeno ridurre gli inconvenienti suddetti.

Tale scopo è raggiunto secondo l’invenzione da un sistema di smorzamento del tipo sopra definito, comprendente una pluralità di elementi angolari, ciascuno dei quali è atto ad essere fissato ad un corrispondente angolo dello scambiatore di calore, e comprende

una parte di supporto di materia plastica, provvista di una porzione di collegamento atta ad impegnare una porzione di bordo dello scambiatore di calore per il fissaggio dell’elemento angolare allo scambiatore di calore, ed

una parte di smorzamento di materiale elastomerico, portata dalla parte di supporto e sporgente da lati opposti rispetto ad essa, essendo prevista per impegnare da un lato una superficie di bordo laterale dello scambiatore di calore, e dal lato opposto una superficie della parete del vano di contenimento.

Come si può apprezzare, gli elementi angolari in plastica e materiale elastomerico sono produttivamente più convenienti rispetto alle guarnizioni convenzionali, sia perché per la loro produzione è necessaria una minor quantità di materiale, ed in particolare una minor quantità di materiale elastomerico, sia perché si prestano ad una migliore economia di scala, in quanto uno stesso set di elementi può essere prodotto per più evaporatori di dimensioni differenti, ed inoltre elementi eventualmente di forme differenti possono essere prodotti in stampi multifigura. Inoltre, il processo di assemblaggio degli elementi angolari può essere automatizzato, ed anche unificato perché le dimensioni dell’evaporatore non influiscono sulle modalità di assemblaggio degli elementi angolari.

Forma inoltre oggetto dell’invenzione un metodo di assemblaggio di un sistema di smorzamento delle vibrazioni ad uno scambiatore di calore, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Benché l’invenzione sia stata concepita con riferimento agli evaporatori di sistemi HVAC, essa non è limitata a tale ambito, ma può trovare applicazione in altri scambiatori di calore per veicoli qualora si desideri provvedere allo smorzamento delle vibrazioni indotte nello scambiatore.

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 del sistema di smorzamento secondo l’invenzione diverranno più chiari con la seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione del trovato, fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo puramente illustrativo e non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica di uno scambiatore di calore provvisto di un sistema di smorzamento delle vibrazioni secondo l’invenzione; - la figura 2 è una vista prospettica del sistema di smorzamento dello scambiatore di figura 1; - la figura 3 è una vista in sezione dello scambiatore di figura 1, installato in un vano di contenimento;

- le figure 4 a 6 sono viste prospettiche rispettivamente di un singolo elemento angolare del sistema di figura 2, e di due componenti di tale elemento prese singolarmente;

- le figure 7a a 7c sono viste prospettiche che rappresentano differenti fasi operative di un processo di assemblaggio del sistema di smorzamento di figura 2 ad uno scambiatore di calore;

- le figure 8 a 10 sono viste prospettiche rispettivamente di un singolo elemento angolare di un sistema di smorzamento secondo una differente forma di realizzazione dell’invenzione, e di due componenti di tale elemento prese singolarmente; e

- le figure 11a a 11c sono viste prospettiche che rappresentano differenti fasi operative di un processo di assemblaggio del sistema di smorzamento di figura 8 ad uno scambiatore di calore.

La figura 1 mostra uno scambiatore di calore 1, ad esempio, ma non necessariamente, un evaporatore di un sistema HVAC. Tale scambiatore comprende convenzionalmente un telaio, una coppia di collettori, ed una pluralità di tubi paralleli estendentisi fra i collettori.

Da un punto di vista geometrico, lo scambiatore di calore 1 ha approssimativamente la forma di un parallelepipedo schiacciato in una direzione, che nel seguito verrà indicata come direzione longitudinale. Lo scambiatore di calore 1, pertanto, presenta una sezione trasversale di forma approssimativamente rettangolare, perpendicolarmente alla direzione longitudinale del parallelepipedo. Ai fini della presente invenzione, il termine “rettangolare” sottintende una forma generalmente rettangolare ma anche una forma quadrata, come caso limite della forma rettangolare.

La forma dello scambiatore di calore 1 è pertanto compresa fra quattro lati 2, 3, 4, 5, che definiscono il bordo laterale dello scambiatore di calore 1. Due di tali lati, indicati con 2 e 3, sono i lati che presentano rispettivi collettori dello scambiatore, mentre gli altri due lati, indicati con 4 e 5, si estendono perpendicolarmente ai primi due. A ciascuno dei lati 2 a 5 è rispettivamente associata una superficie di bordo laterale 2a, 3a, 4a, 5a affacciata trasversalmente verso l’esterno. La forma del parallelepipedo schiacciato è infine completata dalle due facce principali 6, 7 dello scambiatore di calore, che nell’esempio illustrato sono atte ad essere attraversate da un flusso d’aria.

Come si può osservare in figura 3, lo scambiatore di calore 1 è destinato ad essere alloggiato all’interno di un vano di contenimento 10 delimitato da una o più pareti, due delle quali, indicate con 11 e 12, sono visibili nella figura.

Con riferimento anche alla figura 2, allo scambiatore di calore 1 è associato un sistema di smorzamento delle vibrazioni, il quale è atto ad essere interposto fra il bordo laterale 2, 3, 4, 5 dello scambiatore di calore 1 e le pareti 11, 12 del vano di contenimento 10. Il sistema di smorzamento in questione comprende una pluralità di elementi angolari 21, 22, ciascuno dei quali è atto ad essere fissato ad un corrispondente angolo dello scambiatore di calore 1. Come si può osservare, nell’esempio illustrato vi sono tre elementi angolari, indicati con 21, che presentano la stessa forma, ed un quarto elemento, indicato, con 22, che presenta una forma differente, in quanto in corrispondenza dell’angolo cui tale elemento è associato sono previsti i raccordi di connessione alle tubazioni di trasporto del fluido frigorigeno. Più in generale, a seconda della configurazione dello scambiatore di calore può essere previsto che tutti e quattro gli elementi angolari debbano essere uguali, o che tali elementi angolari debbano essere uguali a coppie, e così via.

In particolare, ciascun elemento angolare 21, 22 comprende una parte di supporto 21a, 22a di materia plastica, prevista per il fissaggio dell’elemento angolare 21, 22 allo scambiatore di calore 1, ed una parte di smorzamento 21b, 22b di materiale elastomerico, portata dalla parte di supporto 21a, 22a. Tipicamente, l’elemento angolare secondo l’invenzione può essere prodotto con una tecnica di stampaggio in bi-iniezione. Materiali per la parte di supporto 21a, 22a possono essere ad esempio PP-TD20 o PP-TD40. Materiali per la parte di smorzamento 21b, 22b possono essere ad esempio EPDM+PP, SEBS o comunque un materiale a base di EPDM.

Con riferimento anche alle figure 4 e 5, in cui è illustrato uno degli elementi angolari 21, la parte di supporto 21a dell’elemento angolare presenta una sezione laminare a parete sottile. Tale parte di supporto 21a deve infatti avere un ingombro il più possibile ridotto; inoltre, si deve evitare che in uso essa possa andare a contatto con le pareti 11, 12 del vano di contenimento 10, e quindi vanificare la funzione smorzatrice della parte di smorzamento 21b.

La parte di supporto 21a dell’elemento angolare presenta una porzione di collegamento 21c atta ad impegnare una porzione di bordo dello scambiatore di calore 1, in particolare in corrispondenza del telaio e/o dei collettori, per realizzare il fissaggio dell’elemento angolare 21 allo scambiatore di calore. Tale porzione di collegamento 21c è disposta su bordi laterali opposti della parte di supporto 21a, in particolare in due branche disposte a forcella rispetto alla parte di supporto 21a dell’elemento angolare 21, in modo da abbracciare una porzione di bordo dello scambiatore di calore 1. Più precisamente, le due branche della porzione di collegamento 21c presentano formazioni di collegamento a scatto 21d, in particolare denti, atte ad impegnare la corrispondente porzione di bordo dello scambiatore di calore 1 in rientranze presenti su di essa, in particolare sul telaio e/o sui collettori dello scambiatore.

La parte di supporto 21a dell’elemento angolare presenta un’apertura o finestra in corrispondenza delle quali è disposta la parte di smorzamento 21b. In pratica, la parte di supporto 21a funge da telaio rigido per sostenere la parte di smorzamento 21b, in modo da consentirne la movimentazione ed il montaggio, eventualmente anche automatizzati, del pezzo sullo scambiatore di calore.

Nell’esempio delle figure 4 a 6, la parte di supporto 21a dell’elemento angolare ha una forma complessiva ad L avente due bracci fra loro sostanzialmente perpendicolari, in cui la parte di smorzamento 21b è disposta su entrambi i bracci.

La parte di smorzamento 21b, mostrata in particolare in figura 6, assolve alla funzione di smorzare le vibrazioni ed evitarne la trasmissione al vano di contenimento. La parte di smorzamento 21b è pertanto disposta sulla parte di supporto 21a in modo da sporgere da lati opposti rispetto ad essa, in quanto è prevista per impegnare da un lato una superficie di bordo laterale 2a, 3a, 4a, 5a dello scambiatore di calore 1, e dal lato opposto una superficie della parete 11, 12 del vano di contenimento 10 (si veda la figura 3). In particolare, la parte di smorzamento 21b è disposta in posizione intermedia rispetto ai bordi laterali opposti della parte di supporto 21a, più precisamente in corrispondenza delle aperture o finestre ricavate su di essa. Così, mentre la porzione di collegamento 21c della parte di supporto 21a opera per trattenere l’elemento angolare al bordo dello scambiatore di calore, la parte di smorzamento 21b risulta serrata in maniera più o meno intensa contro la rispettiva superficie di bordo laterale dello scambiatore di calore.

Dall’altro lato, la parte di smorzamento 21b è destinata ad impegnare una superficie di una parete del vano di contenimento.

Affinché si realizzi l’effetto di smorzamento elastico richiesto, la parte di smorzamento 21b è provvista di formazioni di smorzamento 21e quali sporgenze, ispessimenti locali, rigonfiamenti e/o parti incurvate, le quali sono collegate fra loro da porzioni di collegamento 21f. L’effetto di smorzamento può inoltre essere regolato dimensionando in maniera desiderata il grado di durezza Shore dell’elastomero.

In particolare, le formazioni di smorzamento 21e della parte di smorzamento 21b sono dimensionate in altezza in modo da evitare che, con le vibrazioni normalmente presenti in uso, la parte di supporto 21a possa andare a contatto con la parete del vano di contenimento a seguito di movimenti di tipo sussultorio (ossia nella direzione verticale dell’immagine di figura 3). Inoltre, per evitare che possano esservi urti indesiderati a seguito di movimenti di tipo ondulatorio (ossia nella direzione orizzontale dell’immagine di figura 3), può essere previsto che sulle pareti 11, 12 del vano di contenimento siano ricavate rientranze o sedi di posizionamento e ritegno 11a, 12a per accogliere le formazioni di smorzamento 21e.

Nell’esempio delle figure 4 a 6, in cui l’elemento angolare 21, 22 ha una forma ad L con due bracci perpendicolari (l’elemento 22 ha comunque una forma ad L, con un braccio diverso e più corto rispetto all’elemento 21), la porzione di collegamento 21c è disposta su uno solo dei bracci, che nel seguito verrà indicato come braccio di aggancio, mentre l’altro braccio, che nel seguito verrà indicato come braccio di guida, serve da parte di attestamento e guida durante l’assemblaggio degli elementi angolari 21, 22 sullo scambiatore di calore 1.

Con riferimento alle figure 7a-7c, viene descritto ora un metodo di assemblaggio degli elementi angolari della figura 2 su uno scambiatore di calore.

Inizialmente, si accostano gli elementi angolari 21, 22 alle estremità dei lati 4, 5 privi dei collettori, che nel seguito verranno indicati come lati di guida, muovendo tali elementi angolari nella direzione delle frecce A in figura 7a. Al termine di tale movimento i bracci di guida degli elementi angolari 21, 22 sono attestati contro i rispettivi lati di guida 4, 5 dello scambiatore 1 (figura 7b). A questo punto, gli elementi angolari 21, 22 vengono movimentati nella direzione delle frecce B, perpendicolari alle frecce A, essendo guidati dai lati di guida 4, 5 dello scambiatore 1. Tale movimento si arresta quando le formazioni di collegamento a scatto 21d vanno ad impegnare le corrispondenti porzioni di bordo dello scambiatore, realizzando il fissaggio degli elementi angolari 21, 22 allo scambiatore di calore 1 (figura 7c).

Nelle figure 8 a 10 è rappresentato un sistema di smorzamento caratterizzato da elementi angolari aventi forma differente rispetto a quelli testé descritti. Ad elementi corrispondenti a quelli della forma di realizzazione precedente sono stati assegnati gli stessi riferimenti numerici; tali elementi non verranno ulteriormente descritti.

Nella forma di realizzazione delle figure 8 a 10, la parte di supporto rigida è costituita da due sotto-parti rigide 41a di materia plastica collegate fra loro da una cerniera 42. La parte di smorzamento 21b è disposta su entrambe le sotto-parti 41a, in maniera analoga a quanto precedentemente descritto. In particolare, la cerniera 42 è una cerniera a film ricavata dalla materia plastica della parte di supporto (ma con uno spessore minore), oppure dal materiale elastomerico della parte di smorzamento, come nell’esempio illustrato.

Nell’esempio delle figure 8 a 10 l’elemento angolare 21 ha pertanto due sotto-parti fra loro incernierate; la porzione di collegamento 21c è disposta su entrambe le parti.

Con riferimento alle figure 11a-11c, viene descritto ora un metodo di assemblaggio degli elementi angolari della figura 8 su uno scambiatore di calore. L’elemento angolare 22 è identico a quello della forma di realizzazione precedente, e pertanto la corrispondente sequenza di movimentazione ed assemblaggio è identica a quella descritta in precedenza. Si descrive quindi la sequenza di assemblaggio degli altri elementi angolari, indicati con 21.

Inizialmente, si accostano gli elementi angolari 21 alle estremità dei lati 2, 3 provvisti dei collettori, muovendo tali elementi angolari nella direzione delle frecce C in figura 11a. Al termine di tale movimento una delle parti incernierate di ciascuno degli elementi angolari 21 è agganciata al rispettivo lato 2, 3 dello scambiatore 1, tramite la rispettiva porzione di collegamento 21c (figura 7b). A questo punto, l’altra parte incernierata di ciascuno degli elementi angolari 21 viene ruotata attorno all’asse della cerniera 42, nella direzione delle frecce D. Tale movimento si arresta quando le formazioni di collegamento a scatto 21d della parte ruotata vanno ad impegnare le corrispondenti porzioni di bordo dello scambiatore, completando il fissaggio degli elementi angolari 21 allo scambiatore di calore 1 (figura 7c).

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di smorzamento delle vibrazioni per uno scambiatore di calore di un veicolo, in cui lo scambiatore di calore (1) presenta una sezione trasversale di forma approssimativamente rettangolare ed è destinato ad essere alloggiato all’interno di un vano di contenimento (10), e detto sistema di smorzamento è atto ad essere interposto fra un bordo laterale (2, 3, 4, 5) dello scambiatore di calore (1) ed una parete (11, 12) di detto vano di contenimento, essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di elementi angolari (21, 22), ciascuno dei quali è atto ad essere fissato ad un corrispondente angolo dello scambiatore di calore (1), e comprende una parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a) di materia plastica, provvista di una porzione di collegamento (21c) atta ad impegnare una porzione di bordo dello scambiatore di calore (1) per il fissaggio dell’elemento angolare (21, 22) allo scambiatore di calore (1), ed una parte di smorzamento (21b, 22b) di materiale elastomerico, portata dalla parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a) e sporgente da lati opposti rispetto ad essa, essendo prevista per impegnare da un lato una superficie di bordo laterale (2a, 3a, 4a, 5a) dello scambiatore di calore (1), e dal lato opposto una superficie della parete (11, 12) del vano di contenimento (10).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detta parte di supporto dell’elemento angolare (21, 22) presenta una sezione laminare a parete sottile, detta porzione di collegamento essendo disposta su bordi laterali opposti della parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione di collegamento comprende due branche disposte a forcella rispetto alla parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a) dell’elemento angolare (21, 22).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui dette branche presentano formazioni di collegamento a scatto (21d) atte ad impegnare detta porzione di bordo dello scambiatore di calore (1).
5. 5. Sistema secondo una delle rivendicazioni 2 a 4, in cui detta parte di smorzamento è disposta in posizione intermedia rispetto ai bordi laterali opposti della parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a).
6. 6. Sistema di smorzamento secondo la rivendicazione 5, in cui detta parte di supporto dell’elemento angolare (21, 22) presenta una o più aperture in corrispondenza delle quali è disposta detta parte di smorzamento.
7. 7. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la parte di supporto di uno o più degli elementi angolari (21, 22) ha una forma complessiva ad L avente due bracci fra loro sostanzialmente perpendicolari, la parte di smorzamento essendo disposta su entrambi detti bracci.
8. 8. Sistema secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, in cui la parte di supporto di uno o più degli elementi angolari comprende due sotto-parti (41a) collegate fra loro da una cerniera (42), la parte di smorzamento essendo disposta su entrambe dette sotto-parti.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui detta cerniera è una cerniera a film ricavata dalla materia plastica della parte di supporto (41a) o dal materiale elastomerico della parte di smorzamento (21b).
10. 10. Scambiatore di calore (1) di un veicolo, presentante una sezione trasversale di forma approssimativamente rettangolare e destinato ad essere alloggiato all’interno di un vano di contenimento (10), detto scambiatore di calore presentando un sistema di smorzamento delle vibrazioni secondo una delle rivendicazioni precedenti.
11. 11. Metodo di assemblaggio di un sistema di smorzamento delle vibrazioni ad uno scambiatore di calore (1), caratterizzato dal fatto di comprendere: predisporre una pluralità di elementi angolari (21, 22), ciascuno dei quali comprende una parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a) di materia plastica, provvista di una porzione di collegamento (21c) atta ad impegnare una porzione di bordo dello scambiatore di calore (1), ed una parte di smorzamento (21b, 22b) di materiale elastomerico, portata dalla parte di supporto (21a, 22a; 41a, 22a) e sporgente da lati opposti rispetto ad essa, e fissare ciascuno degli elementi angolari ad un corrispondente angolo dello scambiatore di calore (1).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la parte di supporto (21a) di uno o più degli elementi angolari (21, 22) ha una forma complessiva ad L avente un braccio di aggancio ed un braccio di guida fra loro sostanzialmente perpendicolari, ed in cui il fissaggio degli elementi angolari agli angoli dello scambiatore di calore comprende: - accostare gli elementi angolari (21, 22) alle estremità di lati di guida (4, 5) dello scambiatore di calore (1), fino a che i bracci di guida degli elementi angolari (21, 22) sono attestati contro i rispettivi lati di guida (4, 5) dello scambiatore (1); e - muovere gli elementi angolari (21, 22) lungo i lati di guida (4, 5) dello scambiatore di calore (1), fino a che le porzioni di collegamento (21c) dei bracci di aggancio vanno ad impegnare le corrispondenti porzioni di bordo dello scambiatore di calore (1), realizzando il fissaggio degli elementi angolari (21, 22) allo scambiatore di calore (1).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la parte di supporto di uno o più degli elementi angolari (21) comprende due sotto-parti (41a) collegate fra loro da una cerniera (42), ed in cui il fissaggio degli elementi angolari agli angoli dello scambiatore di calore comprende: - accostare gli elementi angolari (21) ai rispettivi angoli dello scambiatore di calore (1), fino a che una delle sotto-parti di ciascuno degli elementi angolari (21) è fissata ad un rispettivo lato (2, 3) dello scambiatore di calore (1), attraverso la rispettiva porzione di collegamento (21c); e - ruotare l’altra sotto-parte di ciascuno degli elementi angolari (21) attorno all’asse della rispettiva cerniera (42), fino a che la porzione di collegamento (21c) della sotto-parte ruotata va ad impegnare la corrispondente porzione di bordo dello scambiatore, completando il fissaggio degli elementi angolari (21) allo scambiatore di calore (1).