ITTO960877A1 - Radiatore componibile - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

" RADIATORE COMPONIBILE'*

RIASSUNTO

Un radiatore, particolarmente per uso domestico, del tipo costituito da una pluralità di elementi riscaldanti metallici, ciascuno dei quali è composto da elementi collettori e almeno un elemento radiante i quali vengono realizzati separatamente e successivamente connessi. Secondo l'invenzione si ha che l’elemento radiante (6) è connesso agli elementi collettori (5) per mezzo di accoppiamento di tipo maschiofemmina e che sono previsti mezzi meccanici (17,22) che impediscono all’elemento che funge da femmina (23 o 15) di sfilarsi dall’elemento che funge da maschio (15 o 23)

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un radiatore, particolarmente per uso domestico, del tipo costituito da una pluralità di elementi riscaldanti metallici, ciascuno dei quali è composto da elementi collettori e almeno un elemento radiante i quali vengono realizzati separatamente e successivamente connessi.

I radiatori per uso domestico sono tradizionalmente realizzati tramite collegamento in serie di una pluralità di corpi riscaldanti, ciascuno ottenuto per fusione, nei quali scorre l’acqua o il fluido, che fungono da vettori dell’energia termica. Detti corpi riscaldanti si compongono generalmente di una pluralità di tubi verticali che agiscono da elementi radianti effettuando lo scambio termico con l’ambiente; detti tubi verticali terminano in elementi collettori cavi, i quali sono solitamente dotati in posizione centrale di un foro di ampio diametro. Ponendo in serie una molteplicità di elementi riscaldanti e connettendoli per mezzo dei detti fori previsti nei collettori si ottengono due condutture, una superiore e l’altra inferiore, ove la conduttura superiore solitamente costituisce la conduttura d’ingresso del fluido nel radiatore, mentre la conduttura inferiore agisce da conduttura d’uscita.

I fori dei collettori che costituiscono ciascuna conduttura vengono solitamente accoppiati per mezzo di connettori filettati, mentre gli elementi estremi vengono o chiusi con tappi filettati forati del tipo cosiddetto “GAS”, per permettere l’accoppiamento delle condutture dell’acqua, oppure tramite tappi ciechi.

Sono poi noti radiatori di tipo componibile, nei quali gli elementi collettori ed i tubi riscaldanti di un medesimo corpo riscaldante sono prodotti separatamente e poi accoppiati tra successivamente, al momento del montaggio.

L’accoppiamento avviene solitamente attraverso saldatura dei tubi su opportune proiezioni degli elementi collettori.

Il processo di saldatura, effettuato a temperature, che dipendono dal tipo di materiali coinvolti, ma sono dell’ordine di qualche centinaio di gradi centigradi, presenta numerosi inconvenienti.

In primo luogo la dilatazione indotta negli elementi metallici durante la saldatura, ed in particolare negli elementi collettori,<' >provoca delle deformazioni permanenti che inficiano il successivo allineamento dei collettori a costituire le condutture d’ingresso e d’uscita del radiatore. Ne risultano condutture non rettilinee che, per la loro struttura segmentata, sono inoltre più deboli rispetto alle sollecitazioni meccaniche, inseriscono delle resistenze nel circuito idraulico e sono antiestetici, soprattutto per le applicazioni di tipo domestico.

In secondo luogo le saldature non sono applicabili con eguale efficacia su tutti i materiali , per cui non è permessa un notevole grado di libertà nella scelta dei metalli che compongono i tubi e i collettori.

I radiatori sono inoltre soggetti a processi di corrosione, innescati da differenti agenti . L’ossigeno presente nell’acqua, ad esempio, tende a dissociarsi in dipendenza dal riscaldamento e favorire un processo di ossidazione e corrosione.

Le microsospensioni presenti nell’acqua tendono quindi a depositarsi nei punti del circuito idrotermico nei quali la velocità del fluido è più bassa (tipicamente i collettori). Il deposito delle microsospensioni costituisce un punto di innesco del processo di ossidazione del ferro contenuto nell’acciaio o nella lega impiegata.

Da queste constatazioni nasce l’esigenza di provvedere elementi collettori, nei quali come detto si accumulano le microsospensioni e si innescano le corrosioni, realizzati tramite leghe nelle quali sia difficile l’ossidazione del ferro, come ad esempio la ghisa, oppure leghe che ne siano del tutto prive, come l’ottone.

I tubi verticali invece sono soggetti in misura minima o nulla alla corrosione, dato che per la loro peculiare disposizione le microsospensioni non si depositano sulle loro pareti.

Sarebbe quindi opportuno scegliere il materiale per realizzare i tubi verticali seguendo altri parametri, come la massimizzazione del potere radiante, oppure, per radiatori economici, il costo del materiale.

Per raggiungere tale grado di libertà non è tuttavia sufficiente, come già sopraesposto nel caso degli accoppiamenti tramite saldatura, dotarsi di strutture componibili, in quanto intervengono problemi tecnici intrinseci alla natura delle saldature. Si noti, per esempio, che non si può arbitrariamente impoverire il contenuto di ferro della ghisa, ai fini di minimizzare la corrosione, senza pregiudicare la qualità della saldatura.

Sono poi noti altri metodi, che non fanno uso di saldature, per ottenere accoppiamenti meccanici ai fini della realizzazione di corpi riscaldanti per radiatori.

Ad esempio un metodo diffuso fa impiego di accoppiamenti forzati, accoppiamenti cioè in cui nel collettore sono prodotti dei fori di diametro lievemente inferiore al diametro esterno dei tubi verticali, in modo che vi sia un certo grado di interferenza fra tubo e foro. I tubi verticali vengono quindi innestati applicando una pressione nel punto dell’accoppiamento con strumenti opportuni.

Dal momento che la tenuta di simili accoppiamenti è evidentemente scarsa, guarnizioni anulari e simili flange metalliche debbono venire aggiunte successivamente, all’estemo, al fine di migliorare la tenuta e la resistenza meccanica. E’ evidente che l’utilizzo di tale tipo di accoppiamenti è poco adatto per i radiatori, quali ad esempio quelli domestici, che devono soddisfare requisiti estetici e nei quali scorrono fluidi in pressione e vi sono eventuali elevate sollecitazioni meccaniche. In aggiunta a ciò, l’accoppiamento richiede solitamente speciali presse per agire suH’estremità dei tubi e risulta quindi piuttosto complesso.

Sono note anche altre soluzioni, ad esempio dalla domanda di brevetto tedesco DE2441990, che impiegano bulloni per connettere delle proiezioni degli elementi collettori alle estremità di tubi verticali; a tale fine, un anello di tenuta piatto viene inserito fra le pareti di ciascun accoppiamento per realizzare la tenuta idraulica.

Un simile metodo di connessione implica la foratura delle proiezioni dell’elemento collettore e della estremità del tubo verticale, per inserire il bullone, un’azione che di per sé inficia la tenuta del circuito idrotermico, nonostante l’inserimento della guarnizione di tenuta.

La presente invenzione si propone di risolvere gli inconvenienti sopra citati e di indicare un radiatore, realizzato in materiale metallico, particolarmente per uso domestico, del tipo componibile, che sia di realizzazione migliorata rispetto alle soluzioni note.

In tale ambito, scopo principale della presente invenzione è quello di indicare un radiatore, realizzato in materiale metallico, particolarmente per uso domestico, realizzato in modo semplice e conveniente, tramite un efficace accoppiamento meccanico, che garantisca anche la tenuta idraulica.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di indicare un radiatore, particolarmente per uso domestico, che non sia soggetto a corrosione, mantenendo nel contempo un elevato potere radiante.

Per raggiungere tali scopi, forma oggetto della presente invenzione un radiatore, particolarmente per uso domestico, incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, fomiti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

- la figura 1 rappresenta in vista schematica un radiatore secondo la presente invenzione;

- la figura 2 rappresenta in vista schematica un particolare di montaggio del radiatore di figura 1 ;

- la figura 3 rappresenta in vista schematica particolari del radiatore di figura 1 ;

- la figura 4 rappresenta in sezione parziale un elemento componente il radiatore di figura 1;

- la figura 5 rappresenta in sezione un particolare dell’elemento di figura 1.

In figura 1 è rappresentato un radiatore 1 realizzato in materiale metallico e adatto all’uso in impianti di riscaldamento domestici. Esso è composto da una pluralità di elementi 2, i quali possono essere elementi a due colonne 3, oppure elementi a tre colonne 4.

Gli elementi 2 si compongono di due testate 5, che fungono rispettivamente da collettore inferiore e collettore superiore, e due o più colonne verticali 6.

Le testate 5 sono provviste ciascuna di un foro filettato 7 di ampio diametro; in tal modo, come si può notare anche in figura 2, quando gli elementi 2 sono connessi in serie, i fori filettati 7 dei vari elementi 2 si trovano tutti sul medesimo asse e definiscono perciò delle condutture 8. Detti elementi 2 vengono connessi per mezzo di connettori filettati 9 (vedi figura 2), che vengono inseriti sui fori filettati 7. I fori degli elementi 2 estremi vengono impegnati da tappi filettati 10 (vedi figura 3), i quali possono essere tappi forati 11 o tappi ciechi 12, a seconda che servano per la connessione a una conduttura idraulica, qui non rappresentata, oppure come terminatori del circuito idrotermico.

Il funzionamento di detto radiatore è noto; il fluido vettore dell’energia termica confluisce nel radiatore 1 attraverso le condutture 8, generalmente le condutture superiori, ed è distribuito da ciascuna testata 5 superiore nelle rispettive colonne 6. Le colonne 6 agiscono sia come scambiatori di calore con l’ambiente che come elementi radianti, distribuendo l’energia termica nell’ambiente. Le condutture 8 inferiori, definite dalle varie testate 5 inferiori provvedono poi un’uscita per il fluido.

In figura 4 è rappresentata una sezione parziale dell’elemento a tre colonne 4 di figura

1 .

In detto elemento 4 si può distinguere per maggior chiarezza una testata 5A superiore e una testata 5B inferiore. Si possono poi individuare tre assi longitudinali A, B, C Le testate 5 A e 5B presentano delle protrusioni 15 (tre nel caso specifico), le quali sono dotate di estremità telescopiche 16 (maschi). Su ciascuna protrusione 15 sono realizzate mediante un’operazione di punzonatura due sedi in forma di svasature 17 di impronta sostanzialmente circolare (cieche).

E’ prevista per ciascuna protrusione 15 una guarnizione 18 in forma di anello di tenuta; detta guarnizione 18, realizzata in gomma o altro materiale normalmente usato per la tenuta idraulica di impianti di riscaldamento domestici, viene alloggiata, come si può vedere osservando la protrusione 15 della testata 5 A sull’asse A, su un ribasso 20 dell’estremità telescopica 16.

Sull’asse C della medesima testata 5A la protrusione 15 è vista in sezione, e ivi si può osservare la seconda svasatura 17, del quale è in vista la superficie convessa, posta in posizione diametralmente opposta all’altra; parimenti è sezionata la guarnizione 18 corrispondente.

Sull’asse B, che è l’asse di sezione, le protrusioni 15 sono sezionate parzialmente rispetto a detto asse B, mostrando una vista d’assieme con la guarnizione 18 montata sul ribasso 20 e ambedue le svasature 17 visibili.

Ciascuna colonna 6, come si può osservare prestando attenzione alla protrusione 15 sulla testata 5A lungo l’asse B, viene accoppiata a ciascuna protrusione 15 con un accoppiamento meccanico, in cui un estremo 23 della colonna 6 funge da femmina per il maschio costituito dalla protrusione 15. L’estremo 23 ha un diametro maggiore del diametro esterno della protrusione 15, mentre la superficie interna dell’estremo 23 della colonna 6 e la superficie esterna della parte superiore 24 della protrusione 15 sono sostanzialmente complementari, con l’eccezione della regione in cui sono situate le svasature 17. L’estremo 23 della colonna 6 viene innestato sulla protrusione 15 in modo da arrestarsi su una spalla 21, meglio osservabile in figura 5.

La guarnizione 18 risulta compressa in questo modo fra l’estremo 23 della colonna 6 e l’estremità telescopica 16. La funzione deH’estremità telescopica 16 è dunque quella di procurare, tramite il ribasso 20, una sede opportuna in modo che la guarnizione 18 non venga sollecitata oltre i limiti di elasticità, rischiando in questo modo di subire deformazioni permanenti che nel tempo inficino la tenuta idraulica.

Con riferimento alla figura 5, quando la colonna 6 viene connessa alla protrusione 15 della testata 5, viene esercitata una compressione sulla colonna 6 in corrispondenza delle svasature 17, tramite un apposito punzone a impronta sferica qui non raffigurato. La parete della colonna 6 penetra perciò entro le svasature 17, formando delle svasature 22, garantendo l accoppiamento meccanico.

L’accoppiamento delle colonne 6 con le protrusioni 15 può vantaggiosamente essere effettuato a caldo, preriscaldando la colonna 6, a una temperatura superiore di 40-50 °C a quella della protrusione 15, in modo che l’interferenza nell’accoppiamento aiuti la tenuta meccanica sulla protrusione 15. In questo modo si migliora la stabilità allo sfilamento quando il radiatore 1 è sottoposto ad affaticamento per shock termici e per anomale pressioni idrauliche.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

I corpi riscaldanti del radiatore vengono ottenuti con un numero limitato di componenti standardizzati, ed in particolare due testate uguali, due o più (a seconda del numero di colonne ) tubi uguali, ed una coppia di guarnizioni uguali per ciascuna colonna.

II radiatore descritto come esempio è particolarmente semplice e rapido dal punto di vista della lavorazione meccanica e richiede per l’assemblaggio solo l’impiego di un opportuno punzone a impronta sferica. Più specificamente, volendo migliorare la qualità del prodotto, tutte le operazioni possono essere effettuate per mezzo di macchine automatiche a controllo numerico, impiegando criteri di “qualità totale” per escludere gli scarti di fabbricazione.

La tenuta idraulica è ulteriormente assicurata da una guarnizione, posta fra la parete interna delle varie colonne e l’estremità telescopica delle proiezioni delle testate, in maniera altrettanto semplice e di rapido assemblaggio.

La resistenza meccanica dell’ accoppiamento rispetto alle pressioni massime che il radiatore deve sopportare è assicurata dall’accoppiamento delle svasature.

E’ infine concessa la massima libertà di scelta sui materiali da impiegare, in modo da esaltare al massimo le caratteristiche funzionali di ciascun elemento (resistenza alla corrosione, potere radiante, proprietà battericide, proprietà di riciclaggio, proprietà estetiche ...). Per la realizzazione delle testate potrà infatti essere impiegato un materiale che resiste alla corrosione, mentre per le colonne si privilegiano le proprietà radianti e di scambio termico. Ad esempio, in una versione preferita dell’ invenzione, le testate possono essere realizzate in ghisa sferoidale, che offre le opportune garanzie di resistenza meccanica, dovendo operare con spessori ridotti (es. 2.5-4 mm), e di resistenza alla corrosione; le varie colonne possono essere realizzate invece tramite leghe di acciaio, ad esempio tramite tubi estrusi o pressopiegati laminati saldati, che presentano un buon effetto radiante (ca. 400 W/m<2>).

In una possibile variante, la testata può essere realizzata tramite fusioni di ottone, mentre le colonne possono essere realizzate in rame o sue leghe, dotato di alto potere radiante e di proprietà battericide, qualora le tubature di adduzione fossero realizzate in polietilene. Si ottiene in questo modo un radiatore di alto effetto radiante (750 W/m2), quantunque più costoso del precedente.

In generale risulta vantaggiosamente possibile associare qualsiasi materiale atto ad essere impiegato nei radiatori utilizzando il medesimo semplice accoppiamento meccanico.

E' chiaro che numerose varianti sono possibili per l'uomo del ramo al radiatore, particolarmente per uso domestico, descritto come esempio, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che nella sua pratica attuazione le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti.

Ad esempio, in accordo ad una ulteriore possibile variante, impiegando fluidi eccessivamente caldi o oli diatermici, al fine di evitarne la dissoluzione, l’anello di tenuta può essere sostituito con uno o piu O-ring, alloggiati in opportune sedi ricavate sull’ estremità telescopica.

Un'altra variante può prevedere, impiegando fluidi con pH compreso fra 5 e 6,5 , di cospargere con oli siliconici o grassi grafitici l’anello di tenuta.

Un ulteriore variante attiene al tipo di sedi che possono essere ricavate: sulle proiezioni delle testate potranno essere ottenute svasature e incavi quali permette la tecnica nota, con impronte differenti da quella circolare, ed anche collari incisi su tutta la circonferenza della proiezione. In generale varianti possono essere realizzate modificando i mezzi che impediscono all’elemento femmina di sfilarsi dall’elemento maschio.

In un ulteriore variante è possibile prevedere anche l’utilizzo di colonne verticali che realizzino l’elemento maschio, ossia dotate ad esempio di opportune estremità telescopiche, e delle proiezioni delle testate che fungano da elementi femmina per l’accoppiamento meccanico e la conseguente realizzazione di svasature sulle colonne verticali, con successiva punzonatura delle proiezioni della testata in dette svasature. Infine una ulteriore possibile variante prevede che l’elemento maschio, in luogo di svasature, sia dotato di elementi protuberanti, quali ad esempio flange o bugne, sui quali l’elemento femmina viene deformato a pressione ai fini di ottenere

l’accoppiamento meccanico.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Radiatore, particolarmente per uso domestico, del tipo costituito da una pluralità di elementi riscaldanti metallici, ciascuno dei quali è composto da elementi collettori e almeno un elemento radiante i quali vengono realizzati separatamente e successivamente connessi, caratterizzato dal fatto che l’elemento radiante (6) è connesso agli elementi collettori (5) per mezzo di accoppiamento di tipo maschiofemmina e che sono previsti mezzi meccanici (17,22) che impediscono all’elemento che funge da femmina (23 o 15) di sfilarsi dall’elemento che funge da maschio (15 o 23).
2. 2. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi meccanici (17,22) sono realizzati attraverso una deformazione meccanica dell’elemento che fùnge da femmina (23 o 15) e dell’elemento che fùnge da maschio (15 o 23).
3. 3. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’elemento che fùnge da femmina (23 o 15) è deformato meccanicamente sull’elemento che fùnge da maschio (15 o 23).
4. 4. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’elemento che fùnge da maschio (15) è provvisto di una superficie esterna atta ad accoppiarsi con la superficie interna dell’elemento che fùnge da femmina (23) e che detta superficie esterna di detto elemento che fùnge da maschio (15) presenta una discontinuità (17) sulla quale viene deformato l’elemento che fùnge da femmina (23).
5. 5. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’elemento che fùnge da maschio (15) appartiene all’elemento collettore (5) e l’elemento che fùnge da femmina (23) appartiene ‘ all’elemento radiante (6).
6. 6. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’elemento che funge da femmina (15) appartiene all’elemento collettore (5) e l’elemento che funge da maschio (23) appartiene all’elemento radiante (6).
7. 7. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la discontinuità (17) è una sede.
8. 8. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la discontinuità (17) è una protuberanza.
9. 9. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la discontinuità (17) è in forma di svasatura di forma sostanzialmente circolare.
10. 10. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’elemento che funge da maschio (15 o 23) comprende un’estremità telescopica (16).
11. 11. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che sull’estremità telescopica (16) è previsto un ribasso (20) per ospitare un anello di tenuta (18).
12. 12. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che l’accoppiamento dell’elemento che fùnge da maschio (15) con l’elemento che funge da femmina (23) è eseguito a caldo.
13. 13. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che l’accoppiamento dell’elemento che fùnge da maschio (15) con l’elemento che fùnge da femmina (23) è eseguito tramite un punzone a impronta sferica.
14. 14. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’elemento collettore (5) è realizzato tramite un materiale differente dal materiale con cui è realizzato l’elemento radiante (6).
15. 15. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che l’elemento collettore (5) è realizzato tramite una fusione di ghisa sferoidale, mentre l’elemento radiante (6) è realizzato tramite tubi di acciaio estrusi o pressopiegati laminati saldati.
16. 16. Radiatore, particolarmente per uso domestico, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che l’elemento collettore (5) è realizzato tramite una fusione di ottone, mentre l’elemento radiante (6) è realizzato tramite tubi di rame o sue leghe.
17. 17. Metodo per la realizzazione di radiatori in materiale metallico, particolarmente per uso domestico, del tipo comprendente una pluralità di elementi riscaldanti ottenuti tramite mutuo accoppiamento di una coppia di collettori con uno o più elementi radianti, caratterizzato dal fatto di prevedere i seguenti passi: - realizzazione dell’elemento collettore con i metodi di produzione più adatti ed i materiali più opportuni, dotandolo/i di protrusione di tipo maschio o femmina; - realizzazione dell’elemento radiante con i metodi di produzione più adatti ed i materiali più opportuni, dotandoli di estremi di tipo maschio o femmina; - realizzazione di una discontinuità sulla superficie dell’elemento maschio; - accoppiamento fra le proiezioni di ciascun elemento collettore e gli estremi dell’elemento radiante, con interposizione tra le parti di elementi di tenuta idraulica; - deformazione degli elementi femmina sulle discontinuità della superficie dell’elemento maschio.
18. 18. Radiatore, particolarmente per uso domestico, e/o metodo per la realizzazione di radiatori, secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.