ITTO980038A1

ITTO980038A1 - Radiatore, in particolare per impianti di riscaldamento, presentante a lta restistenza alla pressione interna.

Info

Publication number: ITTO980038A1
Application number: IT98TO000038A
Authority: IT
Inventors: Silvestro Niboli
Original assignee: Fondital Fonderie Italiane Nuo
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-16
Also published as: ATE246793T1; EP0932008B1; CZ13299A3; EA199900037A3; SK285469B6; PL330858A1; EA199900037A2; EP0932008A2; SK6199A3; PL193192B1; SI0932008T1; DE69910089D1; EP0932008A3; UA59364C2; EA001710B1; CZ299359B6

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione è relativa ad un radiatore, in particolare del tipo realizzato in lega leggera, adatto ad essere installato in impianti di riscaldamento di edifici adibiti ad uso civile ed industriale, e caratterizzato dal fatto di presentante una geometria che gli fornisce una elevata resistenza alla pressione interna.

E’ noto che i radiatori dei moderni impianti di riscaldamento possono essere composti da batterie di moduli standard, montati impaccati fianco a fianco, a tenuta di fluido ed opportunamente collegati alle tubazioni dellimpianto. I moduli possono essere realizzati per stampaggio di una lega leggera e comprendono una porzione tubolare, destinata a venire attraversata dal fluido di scambio termico, ed una porzione alettata, ricavata integrale di pezzo 'con la porzione tubolare, destinata a raccogliere il calore trasportato dal fluido di scambio termico e a scambiare per convezione ed irraggiamento tale calore nell'ambiente.

Al fine di poter accoppiare i moduli fianco a fianco in spazi ridotti, la porzione tubolare è generalmente realizzata con una sezione trasversale appiattita, per esempio come è illustrato in figura 1, ove la sezione trasversale, che si mantiene generalmente costante per tutta la lunghezza (altezza) della porzione tubolare, ha sostanzialmente la forma di una figura geometrica a losanga o rettangolare o a doppio trapezio isoscele, avente gli spigoli arrotondati e dimensioni trasversali massime misurabili parallelamente a due assi di simmetria, tra loro ortogonali, rispettivamente indicati con X (asse maggiore, cioè parallelo alla dimensione maggiore) e con Y (asse minore). Dagli spigoli di estremità della losanga disposti ai capi opposti dell’asse maggiore X nascono due costole, dalle quali si diramano trasversalmente una serie di alette; altre alette nascono direttamente dalla parete laterale della porzione tubolare, ed in particolare dai medesimi spigoli di estremità da cui nascono le citate costole.

I radiatori formati con i moduli noti sopra descritti presentano l’inconveniente di avere una bassa resistenza alla pressione interna. In particolare, i radiatori noti, sottoposti a prova di scoppio, vengono danneggiati da una pressione interna del fluido di scambio compresa tra 14 e 24 bar. Inoltre, i radiatori che resistono a pressioni maggiori, presentano generalmente spessore maggiore della parete laterale della porzione tubolare, il che comporta pesi maggiori e costi maggiori.

Scopo del trovato è dunque quello di fornire un radiatore per un impianto di riscaldamento civile capace di venire realizzato per stampaggio in una lega leggera (o simile) con bassi costi e bassi pesi, che presenti simultaneamente buona capacità di scambio termico ed una resistenza allo scoppio per pressione interna decisamente più elevata di quella dei radiatori noti, per esempio superiore a 30 bar.

In base airinvenzione viene pertanto fornito un radiatore comprendente almeno un modulo, comprendente a sua volta: una porzione tubolare a sezione trasversale appiattita, opposte estremità superiore ed inferiore provviste, lateralmente, di rispettivi bocchettoni d’attacco idraulico disposti sostanzialmente allineati secondo un asse minore della sezione trasversale; ed una porzione alettata ricavata integrale di pezzo con una parete laterale della porzione tubolare, la porzione alettata includendo prime alette nascenti direttamente dalla porzione tubolare e seconde alette nascenti trasversalmente a rispettive costole frontali nascenti dalla porzione tubolare perpendicolarmente alle prime alette, le costole essendo sostanzialmente allineate con un asse maggiore della sezione trasversale; caratterizzato dal fatto che la sezione trasversale presenta una dimensione, misurata lungo l’asse maggiore, inferiore od uguale a circa il 45% della profondità del modulo, misurata sempre lungo l’asse maggiore.

Inoltre, una porzione di radice di ciascuna costola è priva di alette ed è provvista di una pluralità di rispettive nervature colleganti la costola sia con la parete laterale della porzione tubolare, sia con una rispettiva seconda aletta portata dalla costola in posizione immediatamente adiacente alla porzione tubolare.

Sulla base della geometria definita dai suddetti parametri, si riescono ad ottenere dei radiatori che, pur conservando spessori di parete della porzione tubolare relativamente piccoli (da 2,4 a 4,5 mm) e, quindi, pesi e costi contenuti, resistono a pressioni interne di oltre 35-40 bar, il tutto mantenendo dimensioni generali dei moduli perfettamente compatibili con l’utilizzo negli attuali impianti di riscaldamento (profondità dei moduli maggiore di 80 mm, altezza dei moduli, misurata lungo l’asse della porzione tubolare, qualsivoglia, e capacità elevata di affiancamento in spazi ridotti).

Queste favorevoli e sorprendenti caratteristiche, riscontrate sperimentalmente, si ritiene che siano imputabili alla favorevole distribuzione delle sollecitazioni ottenibile tramite la geometria oggetto del trovato, definita da certi parametri dimensionali e di forma; opportunamente combinati, tali fattori permettono alla porzione tubolare di distribuire meglio le sollecitazioni indotte in essa dalla pressione interna e, al tempo stesso permettono alle alettature di contribuire attivamente all’assorbimento di almeno parte di tali sollecitazioni e, quindi, di contribuire alla resistenza meccanica della porzione tubolare.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno chiari dalla seguente descrizione di un esempio assolutamente non limitativo di attuazione del trovato, dato a puro scopo esemplificativo, effettuata con riferimento alle figure dei disegni annessi, nei quali:

- la figura 1 illustra la sezione trasversale di un modulo di radiatore noto (con camera d’acqua del tipo a losanga);

- la figura 2 illustra fuori scala diverse sezioni trasversali, effettuate a diverse altezze, di un modulo di radiatore realizzato secondo il rovato; e

- la figura 3 illustra in scala ridotta tre viste in elevazione del modulo di radiatore di figura 2, rispettivamente in sezione longitudinale (figura 3a), in vista posteriore (figura 3b) e laterale (figura 3c).

Con riferimento alle figure 2 e 3, è indicato nel complesso con 1 un radiatore per impianti di riscaldamento di edifici adibiti ad uso civile ed industriale, del quale è illustrato per semplicità solamente un unico modulo 2; come è noto, il radiatore 1 può essere composto da un numero qualsiasi di moduli 2 disposti collegati adiacenti in batteria, fianco a fianco, a tenuta di fluido.

A tale scopo, ciascun modulo 2 comprende una porzione tubolare 3 disposta con l’asse longitudinale sostanzialmente verticale e presentante una sezione trasversale radiale 4 appiattita, ed una porzione alettata 5 ricavata integrale di pezzo con una parete laterale 6 della porzione tubolare 3. La sezione 4 appiattita è tale in quanto presenta dimensioni trasversali misurate parallelamente a due assi di simmetria, tra loro ortogonali, rispettivamente indicati con X e con Y, sensibilmente differenti; in particolare la dimensione lungo l’asse X è maggiore della dimensione lungo l’asse Y, per cui l’asse X viene di seguito indicato come “asse maggiore” e l’asse Y come “asse minore”.

Inoltre, opposte estremità longitudinali 7, 8, rispettivamente superiore ed inferiore, della porzione tubolare 3 sono provviste, lateralmente, di rispettivi bocchettoni 10 cilindrici d’attacco idraulico disposti sostanzialmente allineati secondo l’asse minore Y della sezione trasversale 4 corrispondente, ovvero con il proprio asse di simmetria sostanzialmente coassiale con l’asse Y della sezione 4 che si trova alla medesima altezza dell’asse dei bocchettoni 10, ovvero nella medesima posizione longitudinale (rispetto all’asse di simmetria della porzione 3) dei bocchettoni 10.

Ciascun modulo 2 viene preferibilmente ottenuto per stampaggio ad iniezione di una lega leggera o altro materiale simile. Per motivi di stampaggio l’estremità inferiore 8 è aperta e viene chiusa in uso, in modo noto, da un tappo 8a saldato.

La porzione alettata 5 comprende una prima serie di alette 11 nascenti direttamente dalla porzione tubolare 3 ed una seconda serie di alette 12 che, viceversa, nascono trasversalmente a rispettive costole 13 frontali nascenti a loro volta dalla porzione tubolare 3 perpendicolarmente alle alette 11; le costole 13 sono inoltre sostanzialmente allineate con l’asse maggiore X di tutte le sezioni trasversali 4 della porzione tubolare 3.

Secondo una prima caratteristica del trovato, ciascuna sezione trasversale 4 della porzione tubolare 3 presenta una dimensione interna D; misurata lungo l’asse maggiore X, di valore inferiore od uguale a circa il 45% della profondità P del modulo 2, misurata sempre parallelamente all’asse X della sezione 4 corrispondente (figura 2); in pratica, per ogni sezione 4 vale la disequazione:

(1) D ≤ 0,45 P.

La relazione (1) vale in particolare nella sezione trasversale 4 praticata secondo il piano di sezione C-C (figura 2),owero nella sezione 4 corrispondente all’estremità inferiore (ovvero più prossima ai bocchettoni 10 della estremità 8) di un tratto alettato 15 della porzione tubolare 3, definito dalla porzione in lunghezza di porzione 3 provvista delle alette 11.

Lungo tutto il resto del tratto alettato 15 vale sempre la relazione (1), ma il valore di D, essendo i moduli 3 ottenuti per stampaggio ad iniezione, deve essere ancora diminuito di quanto dovuto all’angolo di sformo, come del resto è ben noto a qualsiasi tecnico del ramo dello stampaggio.

In funzione delle dimensioni di ingombro del modulo 2 (lunghezza totale, ovvero altezza, della porzione tubolare 3, che può essere qualsaisi, e profondità P, che deve essere maggiore di 80 mm), la porzione tubolare 3 presenta idealmente uno spessore S della parete laterale 6 compreso tra circa 2,4 e circa 4,5 mm. Tali valori si riferiscono ad uno spessore S “medio”, calcolato come media aritmetica di due spessori della parete 6 misurati in punti diametralmente opposti della rispettiva sezione 4.

Secondo una preferita caratteristica dell’invenzione, inoltre, ciascuna sezione trasversale 4 della porzione tubolare 3 presenta una dimensione L, misurata lungo l’asse minore Y, pari o maggiore a circa il 15% della dimensione D della medesima sezione trasversale 4, misurata lungo l’asse maggiore X. Vale pertanto la relazione:

(2) L ≥ 0,15 D.

La relazione (2) vale in particolare nella sezione trasversale 4 praticata secondo il piano di sezione C-C (figura 2).

Secondo una terza caratteristica dell’invenzione, ciascuna costola 13 presenta una porzione di radice 20 che è priva di alette 12 e che nasce da una corrispondente porzione della parete laterale 6 della porzione tubolare 3 priva di alette 11 ; viceversa, la porzione 20 di ciascuna costola frontale 13 è provvista, per tutto lo sviluppo del tratto alettato 15, di una pluralità di rispettive nervature 22; le nervature 22 sono conformate in modo da collegare simultaneamente ciascuna costola 13 sia con la porzione di parete laterale 6 della porzione tubolare 3 da cui nasce la porzione di radice 20, sia con l’aletta 12 più vicina alla porzione di radice 20, ovvero quella portata dalla costola 13 in posizione immediatamente adiacente alla porzione tubolare 3.

Infine, come è chiaramente illustrato in figure 1 e 2, le dimensioni D ed L di ciascuna sezione trasversale 4, misurate lungo gli assi maggiore X e minore Y, possono variare lungo l’estensione assiale della porzione tubolare 3 o rimane sostanzialmente costanti lungo tutta l’estensione assiale della porzione tubolare 3 stessa; ovviamente rimanendo rispettate le relazioni (1) e (2) precedentemente enunciate.

Di conseguenza, la forma della sezione trasversale 4 della porzione tubolare 3, almeno lungo tutto il tratto alettato 15, può essere quella illustrata in figura 2 in corrispondenza dei piani di sezione A-A e B-B, ovvero può essere quella di un anello sostanzialmente rettangolare, avente gli spigoli arrotondati ed i lati leggermente curvati verso l’esterno. Viceversa, in corrispondenza del piano di sezione C-C può assumere la una forma simile a quella a losanga, ma con rapporti dimensionali tra asse maggiore X e minore Y variati e rispettanti le relazioni (1) e (2).

L’nvenzione è ora ulteriormente descritta tramite un esempio sperimentale.

ESEMPIO

Per verificare l’effettiva differenza di comportamento tra il radiatore realizzato secondo quanto descritto ed un radiatore tradizionale sono state eseguite prove idrauliche di scoppio su sei gruppi di due batterie, ovvero su sei radiatori diversi, ciascuno composto da due moduli 2 affiancati.

Tre radiatori secondo l’arte nota, due di produzione della stessa richiedente ed uno reperito sul mercato, presentano tutti sezione trasversale simile a quella illustrata in figura 1, e presentano profondità P maggiore di 80 mm, dimensione interna maggiore D della camera d’acqua (condotto in cui scorre il fluido di scambio) pari o maggiore a 0,50 P (50% di P) (in particolare nella sezione trasversale 4 praticata secondo il piano di sezione C-C (vedi figura 2) .

I tre radiatori suddetti, e tre radiatori realizzati secondo il trovato, sono sottoposti in successione alla citata prova, collegandoli successivamente ad un circuito di prova dotato di pompa a prevalenza regolabile; effettuati i collegamenti, la pressione dell’acqua all’interno di ciascun radiatore viene progressivamente elevata a partire da 3 bar e con incrementi di 1 bar ogni minuto, fino ad ottenere lo scoppio del radiatore. I valori di pressione vengono monitorati in continuo con manometro registratore. I risultati ottenuti sono riportati in Tabella 1.

TABELLA 1

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Radiatore comprendente almeno un modulo, comprendente a sua volta: una porzione tubolare a sezione trasversale appiattita, opposte estremità superiore ed inferiore provviste, lateralmente, di rispettivi bocchettoni d’attacco idraulico disposti sostanzialmente allineati secondo un asse minore della sezione trasversale; ed una porzione alettata ricavata integrale di pezzo con una parete laterale della porzione tubolare, la porzione alettata includendo prime alette nascenti direttamente dalla porzione tubolare e seconde alette nascenti trasversalmente a rispettive costole frontali nascenti dalla porzione tubolare perpendicolarmente alle prime alette, le costole essendo sostanzialmente allineate con un asse maggiore della sezione trasversale; caratterizzato dal fatto che la sezione trasversale presenta una dimensione (D), misurata lungo l’asse maggiore, inferiore od uguale a circa il 45% della profondità del modulo (P), misurata sempre lungo l’asse maggiore.
2. Radiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una porzione di radice di ciascuna costola è priva di alette ed è provvista di una pluralità di rispettive nervature colleganti la costola sia con la parete laterale della porzione tubolare, sia con una rispettiva seconda aletta portata dalla costola in posizione immediatamente adiacente alla porzione tubolare.
3. Radiatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la detta sezione trasversale della porzione tubolare presenta uno spessore di parete (S) compreso tra circa 2,4 e circa 4,5 mm.
4. Radiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta sezione trasversale della porzione tubolare presenta una dimensione (L), misurata lungo l’asse minore, pari o maggiore a circa il 15% della dimensione (D) della medesima sezione trasversale, misurata lungo l’asse maggiore.
5. Radiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le dimensioni D ed L di ciascuna sezione trasversale 4, misurate lungo gli assi maggiore X e minore Y, possono variare lungo l’estensione assiale della porzione tubolare 3 o rimane sostanzialmente costanti lungo tutta l’estensione assiale della porzione tubolare 3 stessa.
6. Radiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la forma della detta sezione trasversale della porzione tubolare, almeno lungo un tratto assiale della prozione tubolare provisto delle dette prime alette, è quella di un anello sostanzialmente rettangolare, avente gli . spigoli arrotondati ed i lati leggermente curvati verso l’esterno.
7. Radiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la profondità del modulo (P), misurata lungo l’asse maggiore della sezione trasversale della porzione tubolare, è maggiore di 80 mm.
8. Radiatore, in particolare per impianti di riscaldamento, presentante alta resistenza alla pressione interna, sostanzialmente come descritto e come illustrato nelle figure dei disegni annessi.