ITUB20154238A1 - Ricevitore volumetrico perfezionato - Google Patents

Description

RICEVITORE VOLUMETRICO PERFEZIONATO.

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un ricevitore volumetrico perfezionato configurato per attuare lo scambio termico tra un fluido di lavoro circostante e le radiazioni emesse da una sorgente di calore e incidenti lo stesso ricevitore.

Sono noti appositi dispositivi, definiti in gergo tecnico ricevitori volumetrici o anche in termini più generali scambiatori di calore, atti a realizzare il trasferimento dell’energia termica indotta dalle radiazioni emesse da una sorgente di calore e incidenti una faccia di esposizione di tali dispositivi ad un fluido di lavoro, solitamente aria, che fluisce attraverso gli stessi.

I suddetti ricevitori vengono utilizzati in diverse tipologie di applicazioni, come per esempio in impianti relativi alle tecnologie solari, in cui vi è la necessità di sfruttare un fluido caldo a temperatura molto elevate (>1000°C), solitamente aria, come fonte di energia in cicli di potenza, per la produzione di vapore ad alta temperatura o per l'utilizzo in reattori chimici che necessitano di temperature elevate.

E’ altrettanto noto che attualmente esistono differenti tipi di ricevitori volumetrici, tutti accomunati dal fatto di prevedere un corpo solido in cui è definita una pluralità di canali passanti , attraverso i quali viene fatto fluire il suddetto fluido da riscaldare.

In particolare, le differenti realizzazioni dell’arte nota prevedono di definire alternativamente il suddetto corpo solido dei ricevitori volumetrici in maglia metallica oppure in spuma ceramica o ancora come monolite ceramico.

Nel caso dei ricevitori volumetrici con il corpo solido realizzato come monolite ceramico, i suddetti canali solitamente sono definiti sostanzialmente paralleli e indipendenti uno dall’altro.

Ad ogni modo, il principio di funzionamento alla base delle differenti tipologie di ricevitori appena descritte rimane il medesimo, ovvero le radiazioni emesse dalla sorgente di calore, incidendo una faccia di esposizione degli stessi ricevitori, determinano il riscaldamento del suddetto corpo solido, che a sua volta trasferisce l’energia termica indotta al fluido passante attraverso i canali in esso realizzati.

Nel dettaglio, il trasferimento di calore tra il ricevitore e il fluido di lavoro avviene per contatto diretto tra quest'ultimo e le superfici interne dei suddetti canali passanti. Per tale motivo, le superfici interne dei canali passanti sono definite nel gergo tecnico “superfici bagnate”.

Tuttavia, tali tipologie di ricevitori volumetrici dell’arte nota sono accomunate sostanzialmente anche dai medesimi riconosciuti inconvenienti.

In particolare, è un primo inconveniente dei ricevitori volumetrici dell’arte nota il fatto di presentare un basso indice di penetrazione alle radiazioni, ossia le radiazioni incidenti il ricevitore volumetrico dalla parte della faccia di esposizione non sono in grado di penetrare all’interno del corpo solido oltre ad un certo spessore alquanto limitato, che normalmente si aggira nell’ordine di pochi millimetri.

Ciò significa che il riscaldamento del corpo solido dei ricevitori volumetrici dell’arte nota dovuto all’azione diretta delle radiazioni, avviene sostanzialmente a livello superficiale, determinando quindi il tipico decadimento esponenziale rappresentato in fig. 1 e relative alla capacità di scambio termico tra gli stessi ricevitori e il fluido circostante, all’aumentare della distanza dalla suddetta faccia di esposizione.

Un ulteriore inconveniente tipico dei ricevitori volumetrici con il corpo solido realizzato come monolite ceramico consiste nel fatto che essi sono caratterizzati da un elevato indice di instabilità fluidodinamica. Tale instabilità, infatti, si manifesta in quanto i canali realizzati nel monolite ceramico, come detto in precedenza, sono indipendenti tra loro e in quanto il fluido che li attraversa, riscaldandosi, tende a diventare meno viscoso. La combinazione di tali due condizioni, e cioè la minor propensione del fluido a scorrere all’interno di ciascun canale e il fatto che lo stesso fluido non ha a disposizione delle vie di fuga alternative, determina l’ostruzione del canale stesso e di conseguenza provoca localmente un ulteriore aumento della temperatura, noto anche con il termine tecnico di “hot spot”. Tale aumento di temperatura locale tende, altresì, a diffondersi nei canali immediatamente adiacenti a quello in cui si è verificato il fenomeno di hot spot, determinando un effetto a valanga che, svantaggiosamente, può portare all’ostruzione dell’intero ricevitore volumetrico, riducendo pertanto al minimo l’efficienza dello stesso.

Ancora, un ulteriore inconveniente determinato in generale dalla struttura dei ricevitori volumetrici dell’arte nota consiste nel fatto che non è possibile predeterminare o almeno controllare la direzionalità del trasferimento di calore lungo i relativi corpi solidi. In altre parole, con i ricevitori volumetrici dell’arte nota non si è in grado di imporre una direzione e un verso preferenziale al trasferimento del calore lungo i suddetti corpi solidi. Questo significa che i ricevitori volumetrici dell'arte nota, che come detto in precedenza vengono riscaldati dall’azione diretta delle radiazioni esclusivamente a livello superficiale, presentano una scarsa capacità di concentrare il trasferimento del calore ricevuto verso la loro parte interna. Ciò contribuisce pertanto a ridurne l’indice di penetrazione.

Infine, svantaggiosamente, il fatto di strutturare i ricevitori volumetrici dell’arte nota, così come descritto sopra, fa si che un addetto alla progettazione abbia a disposizione un numero limitato di parametri fisici su cui intervenire per adattare e ottimizzare lo stesso ricevitore volumetrico alle specifiche della particolare applicazione da realizzare.

Più in dettaglio, in base alle caratteristiche dell’impianto da implementare e agli obiettivi da raggiungere, è possibile, al fine di aumentare l'efficacia dei ricevitori volumetrici dell'arte nota, agire quasi esclusivamente sul numero di canali da realizzare nei relativi corpi solidi, sul diametro di ciascuno di essi ed eventualmente sulla tipologia di materiale con cui ricoprire superficialmente i ricevitori stessi.

La presente invenzione intende superare tutti gli inconvenienti citati. In particolare, è uno degli scopi dell’invenzione realizzare un ricevitore volumetrico che presenti un più elevato indice di penetrazione alle radiazioni rispetto ai ricevitori volumetrici dell'arte nota.

Altro scopo dell’invenzione è la realizzazione di un ricevitore volumetrico che sia immune o, per lo meno, poco soggetto a instabilità fluidodinamica dovuta alla comparsa del fenomeno noto come hot spot.

Altresì, è scopo dell’invenzione realizzare un ricevitore volumetrico strutturato in modo tale da consentire di definire e ottimizzare la direzione preferenziale di trasferimento del calore attraverso il suo corpo solido.

Ulteriormente, uno degli scopi dell’invenzione è la realizzazione di un ricevitore volumetrico che contempli la possibilità di intervenire su un ampio numero di parametri fisici al fine di ottimizzare le sue prestazioni in base alle specifiche di progetto della particolare applicazione da implementare.

Infine, scopo dell’invenzione è la realizzazione di un ricevitore volumetrico strutturato in modo tale da poter essere prodotto in modo rapido e agevole mediante tecniche di produzione additiva, in particolare mediante tecniche di sinterizzazione di polveri metalliche. Gli scopi detti sono raggiunti con la realizzazione di un ricevitore volumetrico in accordo con la rivendicazione principale.

Ulteriori caratteristiche del ricevitore volumetrico dell’invenzione vengono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

I suddetti scopi, assieme ai vantaggi che verranno menzionati in seguito, saranno evidenziati durante la descrizione di alcune preferite forme esecutive dell'invenzione che vengono date, a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove:

- in fig. 1 è riportato il grafico relativo al decadimento esponenziale della capacità di scambio termico tra i ricevitori volumetrici dell’arte nota e il fluido circostante, all’aumentare della distanza dalla faccia di esposizione dello stesso ricevitore;

- in fig. 2 è rappresentata in vista assonometrica una prima forma esecutiva del ricevitore volumetrico dell’invenzione;

- in fig. 3 è rappresentata in vista dall’alto la prima forma esecutiva del ricevitore volumetrico dell’invenzione di fig. 2;

- in fig. 4 è rappresentata secondo una vista laterale la prima forma esecutiva del ricevitore volumetrico dell’invenzione di fig. 2;

- in fig. 5 è rappresentata in vista assonometrica una seconda forma esecutiva del ricevitore volumetrico dell’invenzione;

- in fig. 6 è rappresentata in vista dall’alto la seconda forma esecutiva del ricevitore volumetrico dell’invenzione di fig. 5, dove sono state evidenziate le celle cave appartenenti al primo, al secondo e al terzo livello;

- in fig. 7 è rappresentata secondo una vista laterale la seconda forma esecutiva del ricevitore volumetrico dell’invenzione di fig. 5; - in fig. 8 è rappresentato schematicamente un impianto di tipo solare in cui è previsto l’utilizzo dei due ricevitori volumetrici dell’invenzione, rispettivamente rappresentati nelle figg. 2-4 e nelle figg. 5-7;

- in fig. 9 è riportato il grafico relativo all’andamento della capacità di scambio termico ottenibile con i ricevitori volumetrici dell’invenzione, all’aumentare della distanza dalla faccia di esposizione dello stesso ricevitore;

- in fig. 10 è rappresentata in vista assonometrica la preferita forma esecutiva della cella cava utilizzata per la definizione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione;

- in fig. 11 è rappresentata in vista dall’alto la cella cava di fig. 10;

- in fig. 12 è rappresentata secondo una vista laterale la cella cava di fig. 10.

Si precisa, innanzitutto, che la descrizione che segue pur essendo relativa a due particolari esempi di ricevitori volumetrici dell’invenzione, è valida anche per un qualsiasi altro ricevitore volumetrico strutturato in modo differente, purché quest'ultimo presenti le caratteristiche di base dell'invenzione riportate nella rivendicazione principale e purché lo stesso sia realizzato seguendo i principi progettuali e costruttivi specifici della presente invenzione di seguito esposti.

Va premesso, inoltre, che, per una questione di semplicità e chiarezza espositiva, è stato scelto di evidenziare i vantaggi tecnici ottenuti con i ricevitori volumetrici dell'invenzione, in particolare con una o più delle loro caratteristiche che li contraddistinguono dai ricevitori volumetrici dell'arte nota, solo dopo aver introdotto tutte le suddette caratteristiche tecniche.

Ritornando ai particolari esempi realizzativi dei ricevitori volumetrici dell’invenzione testé menzionati, essi sono rappresentati nel loro complesso nelle figg. da 2 a 4 e nelle figg. da 5 a 7, ove sono indicati rispettivamente con 100 e con 200.

Come già detto, i ricevitori volumetrici, o più in generale gli scambiatori di calore, 100 e 200 dell’invenzione sono configurati per attuare lo scambio termico tra un fluido di lavoro F circostante, rappresentato in fig. 8 come una nuvola di punti, e le radiazioni R emesse da una sorgente di calore S e incidenti una faccia di esposizione 102 e 202 degli stessi ricevitori volumetrici 100 e 200. Ancora più in dettaglio, i ricevitori volumetrici 100 e 200 sono configurati per assorbire le radiazioni R emesse da tale sorgente di calore S e incidenti la faccia di esposizione 102 e 202 e per trasferire l'energia termica indotta dal suddetto assorbimento al fluido di lavoro F.

Va chiarito che nell’attuale contesto, per faccia di esposizione 102 e 202 dei ricevitori volumetrici 100 e 200 dell’invenzione si intende la superficie di quest’ultimi, sostanzialmente giacente su un piano TT-I, atta ad essere affacciata in modo diretto alla suddetta sorgente di calore S.

Per quanto riguarda specificatamente il ricevitore volumetrico 100 delle figg. da 2 a 4, che rappresenta la forma realizzativa più semplice dell'invenzione, esso è provvisto di una pluralità di celle cave 1 aventi assi longitudinali sostanzialmente ortogonali rispetto alla faccia di esposizione 102 definita in precedenza.

In particolare, tale ricevitore volumetrico 100 prevede che le relative celle cave 1 siano definite adiacenti e stabilmente connesse tra loro in modo da definire un unico livello 104 sostanzialmente parallelo alla faccia di esposizione 102, come rappresentato in fig. 3.

Va precisato che nel contesto attuale con il termine “livello/i” si intende la quota del piano o dei piani π2...ππsu cui giacciono le basi di una pluralità di celle cave 1 adiacenti, rispetto al piano di riferimento ττ-tdefinito dalla suddetta faccia di esposizione 102 e 202 dei ricevitori volumetrici 100 e 200 dell’invenzione.

Un’ulteriore caratteristica del ricevitore volumetrico 100 dell’invenzione, come visibile in fig. 2 e in fig. 4, consiste nel fatto che ciascuna delle celle cave 1 a esso appartenenti presenta almeno un’apertura 3 realizzata in corrispondenza della superficie laterale 2. Altresì, secondo l’invenzione, preferibilmente ma non necessariamente, tutte le suddette celle cave 1 appartenenti al ricevitore volumetrico 100 dell’invenzione presentano la medesima forma geometrica.

Infine, la forma esecutiva del ricevitore volumetrico 100 dell’invenzione rappresentato in fig. 2 e in fig. 3, prevede che le suddette celle cave 1 definite sul medesimo livello 104, oltre a presentare tra loro la medesima forma geometrica, presentino anche le medesime dimensione. Precisamente, per dimensioni si intende la larghezza, l’altezza e la lunghezza di ciascuna cella cava 1.

Passando ora al secondo esempio realizzativo del ricevitore volumetrico 200 dell’Invenzione, come si osserva nelle figg. da 5 a 7, esso prevede che le relative celle cave 1 siano realizzate in modo da definire tre livelli 204a, 2Q4b e 204c tra loro paralleli e sovrapposti secondo una direzione ortogonale alla relativa faccia di esposizione 202.

Anche in questo caso, come si osserva in fig. 5, per ciascun livello 204a, 204b e 204c, le celle cave 1 risultano realizzate adiacenti e stabilmente connesse tra loro.

E’ ulteriormente previsto che anche le celle cave 1 che definiscono il ricevitore volumetrico 200 presentino almeno un’apertura 3 realizzata in corrispondenza della propria superficie laterale 2.

Ancora, per quanto riguarda le suddette celle cave 1 del ricevitore volumetrico 200, come nel caso del ricevitore volumetrico 100, esse presentano tutte la medesima forma geometrica.

Come si osserva ulteriormente nelle figg. da 5 a 7, è previsto che le celle cave 1 appartenenti allo stesso livello 204a, 204b o 204c, oltre a presentare tra loro la medesima forma geometrica, presentino anche le medesime dimensione.

Infine, nel caso del ricevitore volumetrico 200 con le celle cave 1 distribuite su tre livelli 204a, 204b e 204c, l’Invenzione prevede, secondo il verso V entrante nello stesso ricevitore 200 come indicato con la freccia in fig. 7, che le stesse celle cave 1 di ciascun livello presentino dimensione minore o uguale rispetto alle celle cave 1 definite sul livello precedente e presentino dimensioni maggiori o uguali rispetto alle celle cave definite sul livello successivo.

In particolare, il ricevitore volumetrico 200 presenta le proprie celle cave 1 che definiscono il primo livello 204a più prossimo alla faccia di esposizione 202, di dimensione maggiore rispetto alle celle cave 1 appartenenti al secondo livello 204b immediatamente sottostante e, a loro volta, queste ultime celle cave 1 presentano dimensioni maggiori rispetto alle celle cave 1 definite sul terzo e ultimo livello 2Q4c.

Generalizzando il concetto inventivo alla base dei ricevitori volumetrici in discussione, si può affermare che la presente invenzione prevede di distribuire le celle cave 1 in modo da definire un numero di livelli uguale o superiore a uno, ove, prendendo come riferimento la faccia di esposizione del ricevitore 202, nel verso entrante indicato con la freccia V in fig. 7, le celle cave 1 di ciascun livello 204a, 204b e 204c presentano dimensione minore o uguale rispetto alle celle cave 1 definite sul livello precedente e presentano dimensioni maggiori o uguali rispetto alle celle cave 1 definite sul livello successivo.

Sintetizzando, la struttura dei ricevitori volumetrici 200 dell’invenzione basata sul suddetto principio costruttivo può essere definita come una struttura a "geometrica gerarchica”.

Ε' previsto, altresì, che tutte le celle cave 1 appartenenti ad un medesimo ricevitore volumetrico 100 e 200 dell'invenzione presentino la stessa forma geometrica e che, preferibilmente, le celle cave 1 che definiscono un medesimo livello presentino anche le medesime dimensioni. Chiaramente si ribadisce che ciascuna cella cava 1 di un ricevitore volumetrico 100 e 200 dell’invenzione deve presentare almeno un’apertura 3 definita sulla relativa superficie laterale 2.

Si ritiene a questo punto di aver introdotto le principali caratteristiche dei ricevitori volumetrici 100 e 200 dell'invenzione. Pertanto, si può ora procedere alla presentazione dei vantaggi tecnici ottenuti con le suddette caratteristiche.

Innanzitutto, la presenza su ciascuna delle celle cave 1 di almeno un’apertura 3 realizzata sulla relativa superficie laterale 2 consente di ottenere una maggiore penetrazione delle radiazioni R emesse dalla sorgente di calore S all’interno del corpo del ricevitore volumetrico 100 e 200 dell’invenzione.

Più precisamente, prendendo come riferimento il ricevitore volumetrico 200 di fig. 5, le radiazioni R entranti nel ricevitore volumetrico dalla parte della faccia di esposizione 202, da un lato vanno ad intercettare le superfici laterali interne 2a delle celle cave 1 appartenenti al primo livello 204a, determinando pertanto uno scambio termico diretto, per assorbimento, tra le stesse radiazioni R e tali superfici laterali 2, e dall’altro lato esse proseguono il proprio cammino attraverso le aperture 3, raggiungendo le celle cave 1 del secondo livello 204b immediatamente inferiore. La medesima situazione si ripete progressivamente per ciascun livello di celle cave 1 definito nel rilevatore volumetrico 200 dell’invenzione. In tal modo, vantaggiosamente, le radiazioni R hanno la possibilità di penetrare più in profondità nel ricevitore volumetrico 200 dell’invenzione rispetto a quanto avviene con i ricevitori volumetrici dell’arte nota, aumentando pertanto la quantità di superficie interna dello stesso ricevitore 200 interessata a uno scambio termico per via diretta con le suddette radiazioni R. In particolare, tale trasferimento termico va a interessare una porzione di superficie interna dei ricevitori volumetrici 200 dell’invenzione dislocata più in profondità rispetto a quanto si può verificare nei ricevitori volumetrici di tipo noto.

In altre parole, la presenza delle suddette aperture 3 consente ai ricevitori volumetrici 100 e 200 dell’invenzione di presentare un indice di penetrazione alle radiazioni R più elevato rispetto a quanto raggiungibile con i ricevitori volumetrici dell’arte nota.

Per quanto riguarda ancora la migliore efficienza di trasferimento termico riscontrabile tra le suddette radiazioni R e i ricevitori volumetrici dell’invenzione rispetto a quella dei ricevitori dell’arte nota, essa è ottenuta anche per il fatto di prevedere la progressiva riduzione delle dimensioni delle celle cave 1 tra un livello e l’altro, prendendo come riferimento il verso indicato in fig. 7 con la freccia V. Infatti, tale realizzazione consente di ottenere un doppio effetto positivo. Innanzitutto, la presenza di celle cave 1 di dimensioni più elevate e quindi con aperture 3 più grandi in prossimità della faccia di esposizione 202 del ricevitore 200 favorisce una maggiore penetrazione delle radiazioni R verso i livelli più profondi. Allo stesso tempo, le dimensioni più ridotte delle celle cave 1 in corrispondenza dei suddetti livelli più profondi, e quindi un valore più elevato del rapporto superfici solide/spazio vuoto nelle stesse celle cave 1, minimizza in tali livelli la possibilità di riemissione delle suddette radiazioni R verso l’esterno. Ciò significa che l’energia delle radiazioni R entranti nei ricevitori volumetrici dell’invenzione viene quasi totalmente trasferita al corpo solido degli stessi.

In gergo tecnico, l’aumento del valore del suddetto rapporto è definito come aumento della porosità delle celle cave 1 nei livelli più profondi.

La presenza delle suddette aperture 3 consente, inoltre, di ottenere un ulteriore vantaggio rispetto ai ricevitori dell’arte nota. Infatti, tali aperture 3, come si osserva nelle figg. 2 e 5 per quanto riguarda i due esempi di ricevitori volumetrici 100 e 200 dell’invenzione, pongono in comunicazione tra loro tutti i canali, o cavità, definiti negli stessi ricevitori 100 e 200.

In questo modo, il fluido di lavoro atto a ricevere il calore dal ricevitore volumetrico 100 e 200 dell’invenzione è libero di fluire da un canale all’altro senza essere costretto a seguire un percorso prestabilito.

Ciò vantaggiosamente aumenta il fattore di scambio termico tra i vari canali definiti internamente al ricevitore volumetrico 100 e 200 dell’invenzione, impedendo pertanto il verificarsi dell’aumento di temperatura locale, noto con il termine di hot spot, e la conseguente ostruzione degli stessi canali dovuto alla diminuzione della viscosità del fluido, come invece accade frequentemente con l'uso dei ricevitori dell’arte nota.

Ulteriormente, la scelta di realizzare i ricevitori volumetrici dell’invenzione definendo una pluralità di celle cave aventi tutte la medesima forma geometrica e variandone le dimensioni in base al livello su cui esse giacciono, consente da un lato di semplificare la loro progettazione e dall’altro di migliorare comunque la loro efficienza rispetto ai ricevitori dell’arte nota, per quanto detto sopra. In altre parole, il concetto inventivo alla base della progettazione e realizzazione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione consiste nel fatto di individuare un’unica forma geometrica per la cella cava, di definire il numero di celle cave da realizzare una a fianco all’altra per ciascun livello e di scegliere il numero di livello su cui distribuire tali celle cave, variando progressivamente le loro dimensioni da un livello all’altro.

Da quanto appena detto, è inoltre evidente che l’addetto alla progettazione e alla realizzazione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione ha a disposizione un numero elevato di parametri fisici su cui intervenire per poter ottimizzare la forma e quindi l’efficacia degli stessi ricevitore volumetrici in base alla specifica applicazione che si intendono implementare.

In particolare, è possibile scegliere le dimensioni del ricevitore volumetrico nella sua totalità, il numero di livello in cui suddividere lo stesso ricevitore, le dimensioni delle celle cave per ciascun livello, e di conseguenza il numero di celle cave per ciascun livello.

Ancora, è possibile intervenire, per ciascun livello, sullo spessore delle pareti laterali delle celle cave. A tal proposito, la libertà di scelta di tale spessore consente vantaggiosamente di definire un percorso preferenziale per il trasferimento del calore verso la parte interna del ricevitore volumetrico. In altre parole, è possibile ottimizzare il ricevitore volumetrico affinché esso sia in grado di favorire il trasferimento del calore accumulato in prossimità della propria faccia di esposizione verso le parti più interne. Anche tale accortezza può essere utilizzata per rendere il più possibile omogenea la capacità di scambio termico tra gli stessi ricevitori volumetrici dell’invenzione e il fluido circostante, all’aumentare della distanza dalle suddette facce di esposizione, come rappresentato nel grafico di fig. 9.

Non ultimo parametro fisico su cui un addetto alla progettazione di un ricevitore volumetrico 100 e 200 dell’invenzione può intervenire è relativo alla scelta della forma geometrica delle suddette celle cave. In merito a ciò, il richiedente ha osservato da prove sperimentali che la forma geometrica di base più efficiente da conferire alle celle cave, con cui definire il ricevitore volumetrico 100 e 200 dell’invenzione, è quella rappresentata nelle figg. da 10 a 12, ove è indicata con 1.

Come si osserva in fig. 11 , in particolare, ciascuna cella cava i presenta secondo la vista dall’alto una forma di parallelogramma. Più dettagliatamente, tale forma di parallelogramma è una forma romboidale.

Un primo vantaggio ottenuto dalla scelta della suddetta forma romboidale per le celle cave 1 consiste nella possibilità di realizzare i ricevitori volumetrici 100 e 200 dell’Invenzione con il più elevato rapporto dimensione delle superfici bagnate/quantità di materiale utilizzato per la loro definizione, rispetto a qualsiasi altra forma attribuibile alle suddette celle cave 1.

Dalla vista assonometrica di fig. 10 della preferita forma esecutiva della cella cava 1, si può inoltre osservare che quest’ultima comprende, preferibilmente ma non necessariamente, un’apertura 3 per ciascuna delle quattro facce laterali 21, 22, 23 e 24 che costituiscono la superficie laterale 2 della stessa cella cava 1 di forma romboidale.

Non è escluso, tuttavia, che secondo forme esecutive alternative dell’Invenzione tale apertura 3 venga definita soltanto su una, su due o su tre delle quattro facce laterali 21, 22, 23 e 24 di ciascuna delle celle cave 1.

Ulteriormente, secondo la preferita forma esecutiva dell’Invenzione, come si osserva in fig. 10, le aperture 3 realizzate su ciascuna delle quattro facce laterali 21, 22, 23 e 24 della cella cava 1 presenta una forma sostanzialmente triangolare. Ancora più in dettaglio, la suddetta forma sostanzialmente triangolare di ciascuna apertura 3 presenta una forma di triangolo rettangolo con un primo cateto 31 definito in prossimità di uno spigolo 5 della relativa faccia laterale 21, 22, 23 o 24 e definito sostanzialmente in posizione ortogonale rispetto alla faccia di esposizione 102 e 202 del ricevitore volumetrico 100 e 200. Il secondo cateto 32 della suddetta apertura 3 è invece individuabile in tale faccia laterale 21, 22, 23 o 24 dalla parte opposta rispetto alla suddetta faccia di esposizione 102 e 202.

Ancora, la preferita forma esecutiva dell’invenzione prevede che, a due a due, le facce laterali adiacenti di ciascuna delle celle cave 1, come per esempio le facce laterali indicate con 21 e 22 in fig. 10, presentino le rispettive apertura 3 di forma di triangolo rettangolo con i suddetti primi cateti 31 dislocati in prossimità dello spigolo di concatenazione 5 delle stesse due facce laterali adiacenti 21 e 22, in modo da definire una colonna di sostegno 6 aggettante perpendicolarmente per l’intera altezza della stessa cella cava 1.

Vantaggiosamente, la scelta della forma romboidale per la cella cava 1 e della forma di triangolo rettangolo per le aperture 3 definite sulla stessa cella cava 1, consente di realizzare i ricevitori volumetrici dell’invenzione, in particolare quelli che prevedono la definizione di più livelli, mediante tecniche di produzione di tipo additivo, in particolare mediante sinterizzazione di polveri metalliche.

Infatti, partendo dal presupposto che la produzione tramite sinterizzazione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione prevede di procedere in verso opposto rispetto a quello indicato dalla freccia V in fig. 7, la scelta della particolare forma romboidale consente, vantaggiosamente, di sfruttare le celle cave 1 di uno specifico livello come base di appoggio per la realizzazione delle celle cave 1 del livello immediatamente superiore. Tale forma romboidale consente quindi di definire una struttura dei ricevitori volumetrici dell’invenzione che si autosostiene durante la loro realizzazione con le suddette tecniche di sinterizzazione.

Ulteriormente, anche la suddetta forma triangolare delle aperture 3, vantaggiosamente, è stata definita in modo tale che le relative facce laterali 21, 22, 23 e 24 delle celle cave 1 siano in grado di autosostenersi durante la realizzazione per sinterizzazione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione.

Infine, va detto che la realizzazione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione strutturati come descritto sopra, può essere eseguita al momento esclusivamente mediante le suddette tecniche di produzione additiva, in particolare mediante la sinterizzazione di polveri metalliche.

Non è escluso, tuttavia, che in futuro la produzione dei ricevitori volumetrici dell’invenzione possa essere eseguita con differenti tecniche realizzative attualmente non conosciute o poco sviluppate. Non è escluso, altresì, che secondo forme esecutive alternative dell’invenzione venga definita una forma geometrica per le suddette celle cave 1 differente da quella romboidale, purché il ricevitore volumetrico realizzato con una pluralità di tali celle cave 1 presenti le caratteristiche della sottostante rivendicazione indipendente.

In base a quanto detto quindi i ricevitori volumetrici dell’invenzione raggiungono tutti gli scopi prefissati.

In particolare, è raggiunto lo scopo di realizzare un ricevitore volumetrico che presenti un più elevato indice di penetrazione alle radiazioni rispetto ai ricevitori volumetrici dell'arte nota.

Altro scopo raggiunto è la realizzazione di un ricevitore volumetrico che sia immune o, per lo meno, poco soggetto a instabilità fluidodinamica dovuta alla comparsa del fenomeno noto come hot spot.

Altresì, è raggiunto anche lo scopo di realizzare un ricevitore volumetrico strutturato in modo tale da consentire di definire e ottimizzare la direzione preferenziale di trasferimento del calore attraverso il suo corpo solido.

Ulteriormente, è raggiunto anche lo scopo di realizzare un ricevitore volumetrico che contempli la possibilità di intervenire su un ampio numero di parametri fisici al fine di ottimizzare le sue prestazioni in base alle specifiche di progetto della particolare applicazione da implementare.

Infine, è raggiunto anche lo scopo di realizzare un ricevitore volumetrico strutturato in modo tale da poter essere prodotto in modo rapido e agevole mediante tecniche di produzione additiva, in particolare mediante tecniche di sinterizzazione di polveri metalliche.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1) Ricevitore volumetrico (100, 200) configurato per assorbire le radiazioni (R) emesse da una sorgente di calore (S) e incidenti su una faccia di esposizione (102, 202) di detto ricevitore volumetrico (100, 200) e per trasferire l'energia termica indotta da detto assorbimento a un fluido di lavoro circostante (F), caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di celle cave (1) con gli assi longitudinali sostanzialmente ortogonali rispetto a detta faccia di esposizione (102, 202), dette celle cave (1) essendo adiacenti e stabilmente connesse tra loro in modo da definire almeno un livello (104; 204a, 204b, 204c) sostanzialmente parallelo a detta faccia di esposizione (102, 202), ciascuna di dette celle cave (1 ) presentando almeno un’apertura (3) realizzata in corrispondenza della propria superficie laterale (2).
2. 2) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che dette celle cave (1) presentano la medesima forma geometrica.
3. 3) Ricevitore volumetrico (200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette celle cave (1) sono disposte in modo da definire almeno due livelli (204a, 204b, 204c) sostanzialmente paralleli e sovrapposti secondo una direzione ortogonale a detta faccia di esposizione (202).
4. 4) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette celle cave (1) definite sullo stesso livello (104; 204a, 204b, 204c) presentano medesime dimensioni.
5. 5) Ricevitore volumetrico (200) secondo la rivendicazione 4 in combinazione con la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette celle cave (1) definite su un livello (204a, 204b, 204c) presentano dimensioni minori o uguali rispetto alle celle cave (1) definite sul livello (204a, 204b, 204c) precedente e presentano dimensioni maggiori o uguali rispetto alle celle cave (1) definite sul livello successivo secondo il verso (V) entrante in detto ricevitore volumetrico (200) a partire da detta faccia di esposizione (202).
6. 6) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette celle cave (1) presenta secondo una vista dall’alto una forma di parallelogramma.
7. 7) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta forma di parallelogramma è una forma romboidale.
8. 8) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detta apertura (3) è definita almeno su una faccia laterale (21 , 22, 23, 24) appartenente alla superficie laterale (2) di ciascuna di dette celle cave (1), detta apertura (3) presentando una forma sostanzialmente triangolare.
9. 9) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ognuna delle facce laterali (21 , 22, 23, 24) di ciascuna di dette celle (1) comprende un’apertura (3) di forma sostanzialmente triangolare.
10. 10) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 o 9, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette aperture (3) di forma sostanzialmente triangolare presenta una forma di triangolo rettangolo con un primo cateto (31) definito in prossimità di uno spigolo (5) della relativa faccia laterale (21 , 22, 23, 24) e definito sostanzialmente in posizione ortogonale a detta faccia di esposizione (102, 202), il secondo cateto (32) di dette aperture (3) essendo definito sulla relativa faccia laterale (21 , 22, 23, 24) dalla parte opposta rispetto a detta faccia di esposizione (102, 202).
11. 11) Ricevitore volumetrico (100, 200) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che dette aperture (3) di forma di triangolo rettangolo di almeno due facce laterali adiacenti (21 , 22, 23, 24) di ciascuna di dette celle cave (1) presentano detti primi cateti (31 ) definiti in prossimità dello spigolo (5) di concatenazione di dette due facce laterali adiacenti (21 , 22, 23, 24) in modo da definire una colonna di sostegno (6) aggettante perpendicolarmente per l’intera altezza di detta cella cava (1 ).