ITUB201543401U1

ITUB201543401U1 - Scambiatore di calore e suo involucro.

Info

Publication number: ITUB201543401U1
Application number: ITUB2015U043401U
Authority: IT
Inventors: Severino Capodagli
Original assignee: Valmex S P A
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2016-12-08
Also published as: KR200495169Y1; CN205825435U; KR20160004315U

Description

DESCRIZIONE del modello di utilità dal titolo: “Scambiatore di calore e suo involucro”

Il presente trovato riguarda uno scambiatore di calore per caldaie a gas. Il trovato è stato sviluppato con particolare riferimento ad uno scambiatore di calore per caldaie a gas con fascio tubiero con sviluppo a spirale. Il trovato riguarda in particolare l'involucro di un tale scambiatore di calore.

Sono note caldaie a gas per il riscaldamento in cui l'acqua da riscaldare percorre un fascio tubiero avvolto a spirale. I gas di combustione vengono generati da un bruciatore a gas e attraversano le spire del fascio tubiero, una o più volte, in modo da trasferire calore all'acqua che lo percorre. Dopo avere ceduto all'acqua il loro calore, compreso il calore latente di condensazione, i fumi vengono poi scaricati all'esterno dello scambiatore e della caldaia a gas.

L'involucro che contiene il fascio tubiero è una parte importante dello scambiatore di calore. Esso deve essere resistente alle elevate temperature dei fumi con i quali viene a contatto. Le varie parti dell'involucro sono soggette a temperature molto diverse fra di loro, e perciò deve essere posta particolare cura alla costruzione dell'involucro tenendo conto dei gradienti di temperatura, che causano tensioni anche importanti durante l'impiego dello scambiatore di calore. I materiali dell'involucro devono quindi essere scelti con attenzione alla loro resistenza, durata, lavorabilità ed economicità. L'involucro deve infatti essere quanto più economico possibile per mantenere basso il costo dello scambiatore di calore. Le lavorazioni da eseguire sull'involucro nella sua produzione devono essere limitate al minimo indispensabile, sempre per ridurre al minimo i costi. L'involucro deve essere facile da montare, in particolare da personale non specializzato, e deve essere facilmente adattabile a scambiatori fasci tubieri di estensione differente, a seconda della taglia dello scambiatore di calore.

Il presente trovato si propone di fornire un involucro per scambiatore di calore con fascio tubiero a spirale rispondente ai requisiti sopra indicati. A tal fine il trovato ha per oggetto uno scambiatore di calore avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono, che formano parte integrante della descrizione del presente modello.

L'involucro dello scambiatore di calore secondo il trovato è stato progettato in modo tale da non utilizzare tiranti per serrare la base e il coperchio alle due estremità del mantello cilindrico che circonda il fascio tubiero. Dalla base dell'involucro, preferibilmente di materiale plastico, si estendono alcune colonnette, preferibilmente realizzate di pezzo con la base. Sulle colonnette si va ad impegnare direttamente il coperchio. Fra la base ed il coperchio viene racchiuso il mantello cilindrico.

Vantaggiosamente, l'involucro dello scambiatore di calore del presente trovato non fa uso di guarnizioni. Su tutte le tenute viene disposto un sigillante di tipo preferibilmente siliconico, in grado di resistere alle elevate temperature dei fumi con i quali viene a contatto. Il sigillante viene collocato nelle zone di contatto fra il mantello cilindrico e, rispettivamente, la base e il coperchio, ad esclusione di una zona di scarico della condensa realizzata mediante un'impronta sul mantello cilindrico. La tenuta in questa zona di scarico, così come anche nelle zone degli imbocchi della tubazione a spirale, viene assicurata da particolari inserti sagomati. La realizzazione di un involucro di questo tipo, le cui tenute sono realizzate mediante sigillante siliconico, consente un rapido e corretto assemblaggio dello scambiatore, mediante macchine automatiche e quindi con intervento manuale limitato o nullo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di alcune forme di attuazione preferite del trovato, date a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

- la figura 1 è una vista in prospettiva di uno scambiatore di calore secondo il presente trovato;

- la figura 2 è una vista in prospettiva analoga alla figura 1, ruotata di 90°;

- la figura 3 è una in scala maggiorata di un particolare del serraggio della base e del coperchio dell'involucro dello scambiatore di calore della figura 1,

- la figura 4 è una sezione in scala maggiorata di un particolare dello scarico della condensa;

- la figura 5 è una vista ingrandita in prospettiva di un inserto dell'involucro in corrispondenza di un primo imbocco del fascio tubiero; e - la figura 6 è una vista ingrandita in prospettiva di un inserto dell'involucro in corrispondenza di un secondo imbocco del fascio tubiero. Con riferimento ora alle figure, con il numero di riferimento 10 è indicato uno scambiatore di calore per caldaie a gas, con un fascio tubiero 12 del tipo a spirale, di tipo generalmente noto. Nella figura 1 lo scambiatore di calore 10 è mostrato in orizzontale per chiarezza di illustrazione, ma nell'uso esso viene disposto ruotato di 90°, con l'asse X-X delle spire del fascio tubiero 12 in posizione orizzontale, e i due imbocchi 14, 16 del fascio tubiero 12 rivolti verso il basso.

Il fascio tubiero 12 dello scambiatore di calore 10 è racchiuso in un involucro 18. L'involucro 18 comprende un mantello cilindrico 20 che avvolge all'esterno il fascio tubiero 12. Preferibilmente il mantello cilindrico 20 è di metallo, ad esempio acciaio inossidabile. Il mantello cilindrico 20 è racchiuso tra una base 22 ed un coperchio 24. La base 22 è preferibilmente di materiale plastico ed il coperchio 24 è preferibilmente di alluminio, e sono realizzati ad esempio per stampaggio. Il coperchio 24 presenta una grande apertura circolare 26 centrale, corrispondente sostanzialmente al diametro interno del fascio tubiero 12. Nell'uso, il bruciatore a gas della caldaia è affacciato all'apertura circolare 26 in modo tale da indirizzare i fumi di combustione all'interno del fascio tubiero 12. A circa metà del fascio tubiero 12, è disposto un diaframma circolare 28 (vedi figura 2). La base 22 comunica con una camera 30 di raccolta e scarico dei fumi, che lasciano l'involucro 18 da un'apertura di scarico 32.

Il mantello cilindrico 20 viene trattenuto in posizione grazie all'incastro dei suoi due bordi circolari di estremità in rispettive scanalature anulari 34, 36 ricavate una nella base 22 e l'altra nel coperchio 24. Nelle scanalature anulari 34, 36 è posto un sigillante di tipo preferibilmente siliconico. Il coperchio 24 presenta quattro appendici 38 che si estendono radialmente. Le appendici 38 sono rinforzate da nervature 40. Sulle appendici 38 sono ricavati fori 42 entro cui sono inserite viti 44 che vengono serrate su dadi 46 alloggiati alle estremità 48 di colonnette 50 che si estendono dalla base 22.

Come visibile in maggior dettaglio nella figura 3, ciascuna colonnetta 50 è internamente cava in modo tale da poter alloggiare il dado 46 in prossimità della sua estremità 48. Il dado 46 presenta una superficie di battuta 52 sulla quale va ad appoggiare l'estremità 54 di un cannotto troncoconico 56 che sporge dall'appendice 38 del coperchio 24. In questo modo la distanza di accoppiamento fra la base 22 ed il coperchio 24 viene stabilita in modo preciso e predeterminato. L'estremità superiore 48 della colonnetta 50 è conformata con una cavità troncoconica 58 che si accoppia con il cannotto troncoconico 56 in modo tale da centrare il coperchio 24 sulla base 22 e fornire una prima tenuta di massima fra i due elementi anche in assenza delle viti 44 in modo da facilitare il montaggio dei componenti dell'involucro 18. Il cannotto troncoconico 56, preferibilmente di alluminio e alcor più preferibilmente realizzato di pezzo con il coperchio 24, è a diretto contatto con il dado 46 ed in questo modo funge da boccola antisvitamento.

In una zona dello scambiatore di calore opposta all'uscita dei fumi 32 è posto uno scarico di condensa 60 ricavato sulla base 22. Sul mantello cilindrico 20 è ricavata un'impronta 62, preferibilmente per imbutitura, destinata a convogliare la condensa verso lo scarico 60. Tra la base 22 e il mantello cilindrico 20, in corrispondenza dello scarico di condensa 60 è previsto un inserto sagomato 64, meglio visibile nella sezione in scala maggiorata della figura 4, in cui lo scarico di condensa 60 è orientato verso il basso, nella posizione corretta d'impiego dello scambiatore di calore 10. L'inserto sagomato 64 serve a realizzare la tenuta fra la base e il mantello cilindrico 20 nella zona dello scarico di condensa dove internamente la tenuta è interrotta a causa dell'impronta 62 che funge da sgocciolatoio. L’impronta 6 2 dello sgocciolatoio serve per facilitare il deflusso della condensa, e per non avere ostacoli nel deflusso della condensa la sede di tenuta del sigillante è interrotta internamente. L'inserto 6 4 serve a ripristinare la tenuta senza ostacolare il deflusso della condensa.

Altri due inserti sagomati 66, 68, meglio visibili rispettivamente nelle figure 5 e 6, sono realizzati per garantire la tenuta del mantello cilindrico 20 in corrispondenza dei due imbocchi 14, 16 del fascio tubiero 12. Gli inserti sagomati 64 e 66 sono preferibilmente di materiale plastico ottenuti per stampaggio, mentre l’inserto 68 è preferibilmente di alluminio. Gli inserti consentono di semplificare e d automatizzare il processo di assemblaggio del fascio tubiero 12 con gli altri componenti dell’involucro 18, a tutto vantaggio della tenuta realizzata tramite il sigillante.

L'involucro per scambiatore di calore sopra descritto è facilmente adattabile a fasci tubieri con numero di spire differenti per realizzare taglie diverse di scambiatori di calore. Nel caso ad esempio di uno scambiatore di calore il cui fascio tubiero conti un numero di spire maggiore di quello illustrato nelle figure, le modifiche da apportare sono piuttosto semplici. Occorre infatti realizzare un mantello cilindrico di altezza maggiore del mantello cilindrico 20 illustrato nelle figure. Si possono però mantenere la medesima base 22 ed il medesimo coperchio 24 dell'esempio illustrato, mediante l'impiego di distanziali. La maggiore distanza fra le appendici 38 del coperchio 24 e le colonnette 50 sporgenti dalla base 22 viene coperta infatti mediante semplici distanziali, ad esempio tubi metallici di adeguata lunghezza entro i quali si infilano viti più lunghe delle viti 44 illustrate nell'esempio sopra descritto. Anche gli inserti sagomati 64, 66 e 68 possono rimanere inalterati.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore per caldaie a gas con fascio tubiero (12) avente uno sviluppo a spirale e racchiuso in un involucro (18) che comprende un mantello cilindrico (20) che avvolge all'esterno il fascio tubiero (12), il mantello cilindrico (20) essendo trattenuto in posizione da una base (22) ed un coperchio (24) disposti da lati opposti del mantello cilindrico (20) e serrati nell'uso l'uno all'altro, una pluralità di colonnette (50) estendendosi dalla base (22) verso il coperchio (24) esternamente al mantello cilindrico (20), le colonnette presentando estremità di serraggio a battuta del coperchio (24).
2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, in cui il mantello cilindrico (20) viene trattenuto in posizione grazie all'incastro dei suoi due bordi circolari di estremità in rispettive scanalature anulari (34, 36) ricavate una nella base (22) e l'altra nel coperchio (24).
3. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 2, in cui un sigillante di tenuta viene posto in dette scanalature anulari (34, 36).
4. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la base (22) comunica con una camera (30) di raccolta e scarico dei fumi provvista di un'apertura di scarico (32).
5. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il mantello cilindrico (20) ed il coperchio (24) sono di metallo, e la base (22) è di materiale plastico.
6. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 5, in cui le colonnette (50) sono di materiale plastico e sono integrali con la base (22).
7. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna colonnetta (50) è internamente cava in modo tale da poter alloggiare un dado (46) in prossimità di una sua estremità (48).
8. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 7, in cui il dado (46) presenta una superficie di battuta (52) sulla quale va ad appoggiare l'estremità (54) di un corrispondente cannotto (56) sporgente dal coperchio (24) in direzione della base (22).
9. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 8, in cui il cannotto (56) è troncoconico ed è atto ad accoppiarsi con l'estremità (48) della colonnetta (50) che è conformata con una cavità troncoconica (58).
10. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 9, in cui il coperchio (24) presenta una pluralità di appendici (38) che si estendono radialmente e su ciascuna delle quali è ricavato un foro (42) entro cui è inserita una vite (44) da serrare sul corrispondente dado (46) alloggiato all'estremità (48) della colonnetta (50) che si estende dalla base (22).
11. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, privo di guarnizioni, e in cui le tenute sono assicurate da un sigillante.
12. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il mantello cilindrico (20) presenta un'impronta (62) con funzione di sgocciolatoio destinata a convogliare la condensa raccolta all'interno dell'involucro (18) verso uno scarico di condensa (60) ricavato nella base (22).
13. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 12, in cui tra la base (22) ed il mantello cilindrico (20), in corrispondenza dello scarico di condensa (60) è previsto un inserto sagomato (64) con funzione di tenuta fra la base e il mantello cilindrico (20) in corrispondenza dell'impronta (62) che funge da sgocciolatoio.
14. Scambiatore di calore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'involucro (18) presenta inserti sagomati (64, 66, 68) in corrispondenza di zone di tenuta fra il mantello cilindrico (20) e la base (22) o il coperchio (24).
15. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 14, in cui almeno due inserti sagomati (66, 68) sono accoppiati rispettivamente alla base (22) e al coperchio (24) dell'involucro (18) per realizzare la tenuta del mantello cilindrico (20) in corrispondenza di due rispettivi imbocchi (14, 16) del fascio tubiero (12).
16. Scambiatore di calore secondo l a rivendicazione 15, in cui detti almeno due inserti sagomati (64, 66) sono di materiale plastico ottenuti per stampaggio.
17. Involucro per racchiudere il fascio tubiero a spirale di uno scambiatore di calore per caldaie a gas secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.