ITUD960013A1

ITUD960013A1 - Assemblato per scambio calore e rispettivo processo ed impianto di produzione

Info

Publication number: ITUD960013A1
Application number: IT96UD000013A
Authority: IT
Inventors: Gianfranco Nocivelli
Original assignee: Cga Comp Gen Allumino Spa
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-07
Also published as: IT1288846B1; EP0788860A1; ATE215863T1; ITUD960013A0; DE69620568D1; EP0788860B1; ES2174999T3; DE69620568T2; DK0788860T3

Abstract

Assemblaggio per scambio calore e relativo processo di produzione, del tipo in cui si usa:- un evaporatore a piastra (1), con conduttura di evaporazione (1'-1"-1'") ricavata fra due lamiere metalliche saldate fra di loro, che sbocca con un condotto di andata (A) ed uno di ritorno (R) in un manicotto collettore di imboccatura (12) in una corrispondente zona di giunzione (13');- un sistema tubolare coassiale di circuito frigorigeno (3, 4, 5), comportante un tubo esterno di ritorno (3) ed un tubicino interno capillare di mandata (5), in cui il detto tubicino capillare (5) sporge oltre l'estremità del detto tubo di ritorno (3), ove il detto sistema tubolare viene imboccato entro il detto manicotto collettore di imboccatura (12) dell'evaporatore (1), mentre detto tubicino capillare (5) viene a sboccare liberamente ed ivi serrato (11) entro la detta diramazione del condotto di mandata (1') di detto evaporatore (1) occludendone il passaggio esterno di non ritorno, avente la caratteristica di evitare la tradizionale operazione di saldatura permettendo una produzione sostanzialmente automatizzata.(Fig. 1).

Description

Descrizione di brevetto per invenzione industriale

Titolo:

Assemblato per scambio calore e rispettivo processo ed impianto di produzione

Oggetto dell'innovazione

La presente invenzione ha per oggetto un assemblato per scambio calore e rispettivo processo ed impianto di produzione.

Campo di applicazione

L'innovazione trova particolare seppure non esclusiva applicazione nei frigoriferi domestici ed industriali come ad esempio gli evaporatori e sue parti componenti,

Stato della tecnica

Allo stato attuale della tecnica è noto che il componente principale del frigorifero a circuito frigorigeno è l'evaporatore, ossia una parte del circuito in cui si espande il fluido refrigerante (es. freon, isobutano R600, R134A, ed altri fluidi equivalenti). Il fluido frigorìgeno è precedentemente compresso da compressore e dopo passato attraverso uno scambiatore di calore esterno quale condensatore, viene inviato in detto evaporatore mediante un tubo capillare.

Il tubo capillare convoglia generalmente all'evaporatore il fluido refrigerante compresso sotto forma praticamente liquida. Questo fluido, fuoriuscendo libero nell'evaporatore si espande e diventa gassoso sottraendo calorie e quindi raffreddando l'area circostante.

Ciò avviene per la nota legge fluidodinamica PV=RT=costante, ove P indica la pressione del fluido, V indica il suo volume, T indica la temperatura assoluta =-273 C° ed R è una costante.

In base alla suddetta formula è quindi noto che per ridurre la pressione si aumenta il volume o viceversa, ossia si lascia libero di espandersi il detto fluido refrigerante compresso che fuoriesce dal tubetto capillare ed in tal modo si ottiene il raffreddamento.

Questa espansione avviene all'interno di una conduttura realizzata in detto evaporatore che per l'appunto prende il nome dal fatto che quando il fluido refrigerante è compresso nel capillare è sostanzialmente liquido e quando ne esce, grazie alla sua libera espansione, evapora immediatamente e si espande sottraendo calore alle pareti dell'evaporatore che per tale ragione raffreddano l'ambiente circostante della cella frigorifera.

Il fluido refrigerante circola quindi liberamente nell'evaporatore e poi viene risucchiato mediante condotto di ritorno dal compressore.

Tramite il compressore, che è esterno alla cella del frigorifero, il fluido refrigerante gassoso viene di nuovo compresso.

La compressione comporta un notevole aumento di temperatura del fluido refrigerante, per cui esso viene fatto passare previo passaggio ad un condensatore a tubolare in serpentino alettato, posto sempre all'esterno della cella frigorifera, generalmente sul dorso del frigorifero.

Il condensatore alettato cede calore all aria ambiente e si raffredda, il raffreddamento, determina la condensa del gas compresso, facendolo liquefare, per tale ragione questo scambiatore di calore esterno si chiama condensatore.

Il fluido refrigerante liquido compresso, passa poi in un tubicino di diametro molto piccolo che si chiama tubo capillare, il quale sbocca come detto nell'evaporatore.

Il ciclo si ripete a circuito chiuso e continua il raffreddamento. Per ridurre i costi del circuito refrigerante, si usa generalmente un'unica conduttura coassiale, ossia:

• un tubo di ritorno del fluido refrigerante in forma gassosa dall'evaporatore (il quale ha un diametro interno sostanzialmente maggiore del diametro esterno del detto tubo capillare), e

• il detto tubo capillare (di diametro molto ridotto rispetto al primo), proveniente direttamente dal condensatore, che viene innestato internamente al tubo di ritorno e l'insieme viene inviato all'evaporatore che è posto all'interno della cella del frigorifero.

Le ragioni di questa inclusione del detto tubo capillare, entro il tubo di ritorno, viene dettata:

- sia per ragioni di rendimento per ulteriormente raffreddare il capillare con il fluido refrigerante ancora freddo di ritorno che proviene dall'evaporatore;

quanto con tale sistema si deve saldare un solo tubo all'evaporatore.

Per ottenere questo risultato è però necessario che si verifichi un circuito chiuso assolutamente ermetico, non a contatto con l'aria e senza perdite, per cui, l'evaporatore ha un circuito anch'esso chiuso su un'unica imboccatura quale collettore, ove si dirama direttamente ad "Y“ con un condotto di andata, generalmente rettilineo rispetto all'imboccatura a forma di manicotto collettore, ed un condotto di ritorno, generalmente a 90 gradi rispetto al primo ed in prossimità della detta imboccatura, ove verrà imboccato e si prowederà alla saldatura della tubazione coassiale che porta al condensatore e compressore.

La saldatura del detto tubo coassiale avviene in modo tale che:

« il tubo di- ritorno esterno venga saldato immediatamente all'entrata, entro il rispettivo manicotto collettore di imboccatura, permettendo il libero collegamento con il condotto di ritorno dell'evaporatore, mentre

· il tubicino capillare prosegue oltre il detto condotto di ritorno sino ad innestarsi entro il detto condotto di andata dell'evaporatore.

Fra l'esterno del tubicino capillare e l'interno del condotto di andata non vi deve essere comunicazione, altrimenti non si realizzerebbe il circuito chiuso, per cui per l'innesto si operano le seguenti fasi:

· si riempie di una pasta sigillante l'intorno dell'estremità del tubo capillare;

si innesta il tubo di ritorno con il rispettivo tubo capillare aggettante, entro l'imboccatura nel manicotto del collettore dell'evaporatore, in modo che la pasta dell'estremità del capillare vada ad intasare l'intorno circostante della diramazione di mandata;

• si cianfrina, ossia si schiaccia un primo tratto della diramazione di andata dell'evaporatore in modo che questo schiacciamento, con l'ausilio della detta pasta sigillante, occluda completamente l'apertura all'indietro dell'esterno del detto tubo capillare (in tal modo il tubo capillare sboccherà solamente entro il condotto di andata dell'evaporatore ed il fluido refrigerante potrà espandersi solamente entro il detto condotto di andata quale condotto di evaporazione.

Il fluido refrigerante è costretto a percorrere tutto il circuito previsto nell'evaporatore (circuito che prevede un notevole aumento di volume) e ritornerà dopo aver percorso tutto il circuito dell'evaporatore, attraverso il condotto di ritorno entrando anularmente all'esterno del detto tubicino capillare ed all'interno del detto tubo di ritorno.

• si salda l'esterno del detto tubo di ritorno sul detto manicotto del condotto di imboccatura collettore, mediante saldobrasatura o mediante materiale d'apporto in gas inerte (sistema T.I.G.), in modo da avere una tenuta perfettamente stagna.

Vantaggiosamente, l'evaporatore viene realizzato:

Un tempo mediante saldatura per congiunzione di due fogli di alluminio con l'interposizione di un foglio di lega ed assoggettamento a temperatura, dei quali almeno uno era preformato per fornire fra i due fogli il desiderato circuito frigorigeno di evaporazione del fluido refrigerante.

Nella tecnica odierna, la piastra evaporatore é realizzata con l'accoppiamento, mediante processo di laminazione, di due o più strati di nastro in lega di alluminio secondo la tecnica "Roll Bond". In corrispondenza delle superfici interne degli strati viene realizzato, con tecnologia serigrafica, il circuito che accoglierà il fluido frigorifero e che, di fatto, costituisce nella fase di laminazione una soluzione di continuità fra gli strati permettendone il distacco all'altezza desiderata, mediante una successiva azione di gonfiaggio.

Come detto, la tubazione del circuito frigorigeno è un insieme di un tubo di collegamento fra evaporatore e resto del circuito frigorifero e può essere realizzato in alluminio e rame con una giunzione bimetallica di tipo tradizionale (realizzata a resistenza o a scintillio) ed un capillare coassiale che svolge la funzione di valvola di laminazione del fluido refrigerante. Inconvenienti dello stato della tecnica

L'operazione suddescritta è estremamente complessa e costosa.

In particolare si è rilevato che la complessità ed il costo derivano sostanzialmente dall'ultima fase di saldobrasatura o saldatura con materiale di apporto in ambiente inerte.

Difatti per la complessità del sistema, questa operazione di saldatura non può essere fatta meccanicamente od automaticamente, ma solo manualmente, ed in particolare non è possibile nemmeno una robotizzazione a costi convenienti.

La causa di ciò è dovuta al continuo variare delle forme dell'evaporatore e delle posizioni di innesto del tubo coassiale del circuito frigorigeno.

Inizialmente si usavano sistemi di saldobrasatura con uso di lega ad altissimo tenore di argento (quindi estremamente costose) con sistema tradizionale a cannello manuale.

Questa tecnica di usare leghe d'argento era richiesta:

- sia per la necessità di mantenere bassa la temperatura di brasatura;

- sia per rendere possibile una massima penetrazione per il principio di capillarità, della lega fusa nell'interstizio od interspazio fra l'esterno del tubo di ritorno ed il manicotto collettore di imbocco dell'evaporatore.

In mancanza di uso di costosa alta qualità di lega di argento, rame, zinco, ed altri metalli, si ottenevano risultati scadenti della saldatura:

• sia per la necessità di elevare maggiormente la temperatura di saldatura con facile evaporazione del disossidante e quindi facile formazione di ossido di alluminio che ostacolava di fatto la saldatura fra i metaili;

• sia per la ridotta fluidità delia lega.

Oggi si usa generalmente una saldatura ad arco elettrico con elettrodi di tungsteno e con materiale di apporto in gas inerte noto come sistema T.I.G. (Tungsten Inerì Gas).

Ma anche questa soluzione ha dei forti limiti qualitativi, particolarmente per la manualità che comporta una variabilità e quindi il pericolo di saldatura difettosa, ad esempio di ossidazione delle superfici da saldare o per non completa cura dell'operazione di saldatura.

Queste operazioni, devono essere fatte manualmente da singolo operatore, ciò che ostacola la meccanizzazione a costi accettabili.

Il sistema è anche pericoloso perché costringe l'operatore a lavorare in presenza di onde elettromagnetiche ed in ambiente tossico, per cui richiede l'impiego di particolari elementi di schermatura e la presenza di idonei sistemi di ventilazione ed aspirazione.

Ulteriore problema deriva inoltre dal fatto che, come è noto, le zone di saldatura, sono sempre zone a caratteristica chimico-fisico-meccanica diversa rispetto ai due elementi che vengono saldati.

Difatti le zone di saldatura sono note come zone di possibili corrosioni e criccature.

Questo lo insegna non solo la tecnica ma anche e soprattutto l'esperienza. Si veda ad esempio la tecnica delle costruzioni aeronautiche ove ancora oggi si usa per l'unione di elementi di lega leggera (lamiere) la ribattinatura invece che la saldatura.

Ciò è ovvio particolarmente nel caso di continue sollecitazioni dinamiche, che appunto possono provocare cricche e fessurazioni che portano alla rottura definitiva.

Ora è noto che seppure in forma indiretta anche il detto tubo coassiale è soggetto a continue vibrazioni impresse dal compressore, che bene o male vengono trasmesse, seppure in forma ridotta anche alla zona di saldatura all'evaporatore, con pericolo a lungo andare di rottura.

Esperienze di laboratorio in tal senso hanno ampiamente provato quanto sopra affermato.

Le saldature devono essere fatte con massima accuratezza e la zona di saldatura deve essere molto ingrossata con notevole quantità di materiale di apporto, ciò comporta non solo un consumo di materiale oltre a quanto strettamente necessario per la saldatura vera e propria, ma anche un peggioramento dell'aspetto estetico.

Costosa è poi anche l'eventuale operazione di pulizia esterna della saldatura stessa.

Scopo della presente Innovazione

Scopo del presente trovato è quello di ovviare ai succitati inconvenienti e rendere possibile:

• non solo di meccanizzare completamente la produzione degli evaporatori, superando i problemi di saldatura manuale sopra esposti, • ma anche di fornire un prodotto qualitativamente e prestazionalmente migliore, e ciò nella sua interezza o per lo meno nell'area che interessa la detta zona di saldatura;

• e ciò a costi possibilmente inferiori.

Rivelazione dell'essenza innovativa

Questo ed altri scopi vengono raggiunti come rivendicato mediante un nuovo processo per la produzione di scambiatori di calore e parti di essi, del tipo in cui si usano tubazioni, in cui si prevede almeno un innesto maschio e femmina per assemblare una o più parti del circuito scambiatore, caratterizzato dal fatto che si procede come segue:

• i detti innesti hanno una rastremazione od innesto di accoppiamento finale tale da portare in aderenza la superficie dell'estremità della rispettiva parte maschio rispetto alla superficie interna della parte femmina, per impedire il sostanziale passaggio di metallo fuso oltre il detto innesto;

• si utilizza una vasca con bagno di metallo fuso compatibile per legarsi intimamente con il materiale metallico che forma l'assemblaggio, • dopo operati gli innesti per ottenere un assemblato o preassemblato, si riscalda il gruppo evaporatore così preassemblato o per lo meno le zone di innesto ad una temperatura inferiore alla temperatura di fusione e comunque di deformazione del detto preassemblato,

• si immerge il detto assemblato o preassemblato, completamente o per lo meno per la parte interessante la zona di giunzione dei detti innesti, in detto bagno di metallo fuso, avente una fluidità ed indice di capillarità tale da permettere, in funzione della temperatura, di penetrare nell'interspazio fra il maschio e femmina dei detti innesti,

• si estrae il detto gruppo evaporatore dal detto bagno per il rispettivo raffreddamento.

Vantaggi dei trovato

In questo modo il sistema di produzione può essere completamente meccanizzato perché i detti assemblati o preassemblati come ad esempio i gruppi evaporatori possono essere convogliati in linea di avanzamento continua od a passo, quindi in ciclo continuo.

E quanto sopra in modo completamente automatico senza bisogno di operatori, essendo indipendente la forma dell'evaporatore o la posizione od ampiezza o forma e numero degli innesti.

Ulteriormente in questo modo in un'unica operazione si provvede a tutte le saldature, anche di più innesti, contemporaneamente.

I costi vengono quindi sensibilmente ridotti.

I vantaggi derivanti sono enormi e tali da giustificare pienamente l'importantissima innovazione tecnologica, che pur usando conoscenze tecnologicamente ampiamente note, si è riusciti a combinarle in modo sinora impensato con immediate ripercussioni sia sulla produzione qualitativa che di costo che di sicurezza non più abbisognando di mano d'opera.

In altri termini il bagno di metallo sostituisce la necessità di saldatura o saldobrasatura, in quanto gli innesti vengono intimamente bloccati per la penetrazione di metallo fuso entro essi, ciò che fornisce una uguale se non superiore performance.

Difatti il detto bagno metallico, non solo permette al metallo di penetrare per capillarità fra il maschio e femmina degli innesti, ma anche forma uno strato di rivestimento superficiale esterno di protezione.

Difatti è noto che nel caso di tubazioni bimetalliche (parte della tubazione in alluminio e parte in rame, si creano delle correnti galvaniche che determinano corrosione. La passivazione fornisce quindi non solo il vantaggio della protezione superficiale contro l'usura ma anche una adeguata protezione contro la corrosione.

L'evaporatore potrà poi essere tranquillamente assoggettato all'ulteriore verniciatura, con il vantaggio che per lo meno nella zona di saldatura (o tutto l'evaporatore se immerso completamente nel bagno metallico) avrà un doppio strato protettivo contro l'usura e l'ossidazionecorrosione.

Vantaggiosamente l'evaporatore utilizzato ed il detto tubo di ritorno sono in alluminio o lega di alluminio ed il detto metallo fuso è una lega. sostanzialmente di zinco e alluminio.

La lega comprende Zinco 95% più o meno 5% e Alluminio fornendo ad una adeguata bassa temperatura sia fluidità che compatibilità.

Ed il riscaldamento del bagno fuso avviene preferibilmente all'interno di un intervallo tra 420 e 460° C, ove la lega ha un'ottima fluidità.

In questo modo si ottiene una massima intimità di legamento e penetrazione del metallo per bloccare nel modo desiderato le giunzioni ad innesto maschio-femmina.

Altrettanto vantaggiosamente il detto gruppo evaporatore viene preriscaldato prima dell’immersione in detto bagno di metallo fuso, ad una temperatura per lo meno superiore a 10-15 °C rispetto alla temperatura del bagno. In questo modo si assicura una massima capillarità di penetrazione del metallo fra il detto manicotto collettore di imboccatura ed il tubo di ritorno.

Altrettanto vantaggiosamente, per evitare il pericolo di ostacolo all amalgama del metallo fuso con la superficie interna del manicotto collettore di imboccatura e la superficie esterna del detto tubo di ritorno, si assoggetta il detto metallo fuso ad ultrasuoni, in modo che le vibrazioni ultrasoniche, favoriscano il distacco dello strato di ossido dalle superfici interessate al bagno, permettendo un maggiore intimo contatto.

Vantaggiosamente il bagno si farà con direzione assiale verticale.

in questo modo si ha il vantaggio non solo di bagnare solo la zona di giunzione che vantaggiosamente potrà essere aggettante, ma si avrà anche' il vantaggio di permettere agli ossidi nell'interspazio di giunzione manicotto collettore di imboccatura del tubo di ritorno, di staccarsi galleggiando o essere spinti verso il fondo anulare soprastante di battuta del tubo nel collettore, favorendo anche un'otturazione di detto interspazio ed impedendo al metallo di passare all'interno dei condotti di andata e ritorno dell'evaporatore.

Ulteriormente gii ossidi che si staccano esternamente nel bagno metallico potranno essere scremati perché galleggianti periodicamente da detto bagno, potendo con ciò utilizzare completamente il metallo fuso con minimo di perdita.

Poiché con l'estrazione del gruppo evaporatore dal bagno si potrà verificare un gocciolamento di metallo che si raffredderà sulla superficie lasciando la goccia, questa potrà essere evitata mediante opportuno getto d’aria.

Descrizione di una forma preferita di realizzazione

Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva descrizione di una soluzione preferenziale di realizzazione con l'aiuto dei disegni allegati i cui particolari di esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo forniti a titolo di esempio.

La Figura 1 è una vista del gruppo evaporatore preassemblato.

La Figura 2 è una vista ingrandita in parziale sezione della zona di giunzione entro il detto manicotto di imboccatura della tubazione del circuito frigorigeno con l’evaporatore.

La Figura 3 è una vista schematica di come può essere meccanizzato l'impianto di produzione del gruppo evaporatore, nella fase di fissaggio della tubazione del circuito frigorigeno alla piastra dell’evaporatore, ove viene visualizzato che entrambi gli innesti (tubazione-tubazione e tubazioneevaporatore) vengono immersi nel bagno e quindi contemporaneamente sigillati, ossia saldati dal bagno fuso.

La figura 4 rappresenta ancora in modo schematico ingrandita la zona di giunzione.

La Figura 5 è una vista in sezione schematica della zona di innesto nella tubazione del circuito frigorigeno in corrispondenza della diramazione con fuoriuscita del tubo capillare.

La Figura 6 rappresenta una vista schematica di pianta in sezione dell innesto di Fig.5.

La Figura 7 rappresenta una vista schematica di pianta in sezione dell’innesto di Fig.5, in variante alla soluzione di Fig.6, nella conformazione della parte terminale maschio del tubo di ritorno, mediante ondulazione che forma delle scanalature nella zona di innesto che favoriscono la penetrazione del materiale fuso (ovviamente dette ondulazioni o scanalature potrebbero essere realizzate alternativamente nella parte femmina, ossia manicotto esterno).

Facendo riferimento alle figure si rileva che con 1 è indicata la piastra evaporatore, la quale, come detto viene realizzata dall'unione di due lamiere sagomate in modo da formare un unico insieme (roll bond) con il circuito di evaporazione 1’ che si dirama da un manicotto collettore di imboccatura 12 con una andata "A" ed un ritorno (R-1‘") dopo completa espansione in una ampia superficie di evaporazione (1").

Alla piastra evaporatore si innesta in detto manicotto collettore di imboccatura la detta tubazione del circuito frigorigeno che comprende un tubo di ritorno 3 ed un tubicino capillare 5 che si trova internamente al tubo di ritorno 3, ed aggetta da esso, per proseguire entro il condotto di mandata dell'evaporatore 1 ', ove viene serrato mediante cianfrinatura 11 del condotto di andata che forma mediante una pasta sigillante una tenuta stagna nell'intorno del tubo capillare, ciò che permette il solo sbocco nel condotto di andata.

Il tubo di ritorno 3 viene completamente imboccato in detto manicotto 12 ove si innesta in intimo contatto, permettendo l'efflusso del gas fluido refrigerante anularmente all'esterno del tubo capillare (5) ed all'interno del tubo di ritorno 3.

Ad una certa distanza in lunghezza della tubazione tubo ritorno 3+tubo capillare 5, vi è un nodo di saldatura, generalmente a bicchiere (4), ove i due tubi vengono disgiunti (3) e (5) per essere, al montaggio nella cassa del frigorifero, portati esternamente alla cella frigorìfera.

La piastra evaporatore è generalmente rettangolare e viene fornita all'industria di frigoriferi piatta o leggermente prepiegata per favorire la completa piegatura.

La tubazione 3+5 saldata all'evaporatore viene convenientemente accostata alla piastra evaporatore ed il capillare libero viene arrotolato, come esemplificativamente indicato nella figure 1 e 3.

Ciò viene fatto ovviamente per ragioni tecniche di riduzione degli ingombri, ai fini di favorire la movimentazione e l'impaccamento.

Secondo l'invenzione, su un trasportatore continuo "C" vengono appesi i gruppi evaporatore preassemblati E (1+3+5) come da Fig.1.

Questi evaporatori vengono prima fatti passare in una stazione di preriscaldo (ad esempio tunnel di riscaldo "T") ove comunque viene preriscaldata la zona di giunzione 13' che convenientemente aggetta rispetto al bordo inferiore della piastra evaporatore 13.

Il riscaldamento avviene ad una temperatura superiore per lo meno di 10-15° rispetto al bagno di lega metallica Alluminio-Zinco (B).

Dopo preriscaldo, il convogliatore (C) convoglia il gruppo evaporatore (E) direttamente in immersione parziale o totale entro il bagno di metallo fuso (B).

Il percorso prosegue e l'evaporatore fuoriesce dal bagno.

Un getto d'aria non illustrato toglierà le gocce di metallo e favorirà la rapida solidificazione.

A questo punto il gruppo evaporatore è pronto per la spedizione al montaggio finale per formare il frigorifero senza ulteriori lavorazioni, oppure passerà ad una stazione di successiva verniciatura.

Vantaggiosamente come detto:

- durante l'immersione si assoggetterà l'insieme a vibrazione ultrasonica.

In tal modo, l'ossido superficiale si scaglierà e tenderà a galleggiare sul bagno favorendo l'attacco intimo della lega metallica sia sulla superficie dell'evaporatore che sulla superficie della tubazione interessata.

Periodicamente la scoria galleggiante sul bagno (B) sarà asportata mediante scrematura.

Poiché la giunzione a manicotto sarà disposta verticalmente verso il basso, la scoria di ossidi sarà spinta dalla pressione del metallo fuso verso l'alto, e si accumulerà anularmente lungo il restringimento di innesto (6) fornendo un tappo naturale contro il pericolo che il metallo fuso trasudi entro i condotti di mandata e di ritorno all'interno dell'evaporatore.

Nella figura la zona di giunzione (13") è stata creata aggettante rispetto al bordo inferiore (13), nulla esclude comunque che detta aggettanza 13' non ci sia e che si provveda ad immergere una parte dell'evaporatore od anche l'intero evaporatore con scopo di fornire un ulteriore rivestimento di protezione (operazione molto più costosa ma che fornirebbe un evaporatore di maggiore resistenza alla corrosione ed all'usura).

La zona di giunzione potrà essere anche spostata su uno spigolo dell'evaporatore e questo in tal caso sarà appeso inclinato in diagonale, in tal caso non necessiteranno protuberanze e la parte di immersione potrà essere minima.

Ovviamente la tubazione potrà essere di alluminio e sue leghe o di rame e sue leghe. Infatti il rivestimento dovuto al bagno metallico comporta una passivazione del giunto soggetto a corrosione galvanica, particolarmente più pericoloso quando si tratta di metalli diversi (es. Alluminio con Rame).

Anche la rispettiva diramazione 4 potrà essere assoggettata al detto bagno fornendo anche in essa la medesima sigillatura utilizzando la stessa tecnica di quanto sopra descritto.

In tal caso l'immersione di Fig.3, dovrà prevedere che anche la porzione della diramazione (4) venga immersa, predisponendo la tubazione a fianco della piastra evaporatore in modo diverso, od anche immergendo maggiormente l'intero gruppo evaporatore.

Nella Figura 7 è illustrata una conveniente variante all'innesto, sagomando il tubo di ritorno (3 e 3') interni al manicotto (4). Ciò favorisce la penetrazione della lega fusa.

La soluzione di figura 5 rappresenta il collegamento di due tubi di ritorno 3 e 3' con la fuoriuscita del tubo capillare 5, il tutto incapsulato dal manicotto a bicchiere 4. In tal caso il tubo di ritorno 3 è in alluminio e la sua prosecuzione 3' è convenientemente in rame.

É comunque comprensibile che si può utilizzare un solo tubo di ritorno 3 interamente in alluminio, con foro laterale per l'uscita del tubo capillare (5), il tutto incapsulato dal manicotto a bicchiere (4).

Alternativamente il manicotto 4 potrebbe essere anche eliminato e ricavato dalla sagomatura mediante allargamento dell'imboccatura del tubo di ritorno dall'evaporatore (3) ed inserimento in esso della prolunga di ritorno (3‘), in tal caso il manicotto (4) farebbe parte integrale del primo tratto di tubo di ritorno (3).

Vantaggiosamente per favorire la penetrazione del metallo fuso entro il detto manicotto collettore, potrà essere prevista una foratura laterale sul detto manicotto collettore.

In tal caso questo sfiato favorirà la penetrazione del metallo, potendo detto sfiato essere di valore tale che si occlude automaticamente all'estrazione dal detto bagno per capillarità e successiva solidificazione.

Ulteriori vantaggi

L'utilizzo della tecnologia ultrasonica per l'assemblaggio del gruppo, evaporatore, comporta, oltre che una riduzione del numero di punti di collegamento, anche la possibilità di evitare l'utilizzo di sostanze disossidanti con la conseguente garanzia sulla pulizia interna del circuito e con un miglioramento generale delle condizioni operative ambientali.

II progetto e la preparazione geometrica del giunto prima di predisporre l'impianto, fornirà garanzie di ripetitività.

La realizzazione di un sistema di asservimento costituito da un rototraslatore a controllo numerico, consente di ottenere un controllo indiretto in processo sulla costanza delle caratteristiche.

Inoltre la tipologia stessa della saldatura ultrasonica consente di determinare a monte i parametri di processo e garantire con la loro costanza la ripetitività del risultato svincolandolo dall'abilità dell'operatore.

La geometria della giunzione sul pannello viene predeterminata con un utensile in grado di creare la sede adeguata all'accoglimento del tubo scambiatore e ad impedire l'eventuale otturazione del giunto.

Le fasi di lavoro:

La prima fase consiste nell'innesto dell'estremità della tubazione del circuito frigorigeno entro il manicotto collettore di imbocco (la cui sede sarà precalibrata) della piastra evaporatore, con l'inserimento del primo all'interno di una sede precalibrata.

La seconda fase prevede il preriscaldo dell'assieme pannello-tubazione del circuito frigorigeno ad una temperatura di 10-15° C superiore al punto di fusione della lega saldante.

• La terza fase consiste nell'immersione dell'assieme preriscaldato all'interno di un bagno di lega fusa di Zinco e Alluminio.

• Dopo alcuni secondi di adattamento dell'insieme tubo scambiatorepannello all'interno della lega, inizia l'azione degli ultrasuoni che assoggetta l'intero insieme a vibrazioni molecolari.

• La cavitazione introdotta dell'eccitazione ultrasonica della lega fusa rimuove gli ossidi dalle superfici metalliche sommerse favorendo l'amalgama della lega fusa con il metallo fuso.

* La combinazione tra la pressione principale della lega liquida causata dalla congiunzione dell'assieme che viene immerso nella lega fusa e la vibrazione ultrasonica fa sì che la lega penetri e riempia le cavità fra i due particolari da congiungere, spingendo l'ossido verso l'alto. ;* Parte degli ossidi si dissipano all'interno della lega fusa, e successivamente galleggeranno in superficie, ove potranno essere facilmente asportati.

· All'uscita dal bagno può essere prevista una fase di pulizia e controllo con eventuale asportazione dei residui di lega ed il successivo collaudo funzionale.

· la tubazione del circuito frigorigeno potrà essere sigillata nella stessa fase od anche in fase preventiva per quanto concerne il nodo di deviazione 4 con tecnica similare.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Processo per la produzione di scambiatori di calore, del tipo in cui si usa per la composizione dello scambiatore un assemblaggio o preassemblaggio comportante almeno un innesto (5-3-12-13' / 3'-3-4-5) per assemblare una o più parti del circuito scambiatore a maschio e femmina (3-4-5), caratterizzato dal fatto che si procede come segue: · i detti innesti a maschio e femmina (5-3-1 2-13' / 3'-3-4-5) vengono strutturati con una rastremazione od innesto di accoppiamento finale tale da portare in aderenza la superficie dell'estremità della rispettiva parte maschio (3-3' / 5) rispetto alla superficie interna della parte femmina (4 / 12), per impedire il sostanziale passaggio di metallo fuso oltre il detto innesto; si utilizza una vasca con bagno di metallo fuso (B) compatibile per legarsi intimamente con il materiale metallico che costituisce le parti metalliche degli elementi da unire, · dopo operati gli innesti per ottenere per lo meno un assemblato o preassemblato, si riscalda l'insieme così preassemblato o per lo meno la/e zona/e di innesto interessata/e (4, 13') ad una temperatura sostanzialmente inferiore alla temperatura di fusione e comunque di deformazione del detto assemblato o preassemblato, e · si immerge il detto assemblato o preassemblato, completamente o per lo meno per la parte interessante la zona di giunzione del/i detto/i innesto/i, in detto bagno di metallo fuso, avente una fluidità ed indice di capillarità tale da permettere, in funzione della temperatura e dell'indice di capillarità, di penetrare nell'interspazio fra il maschio (3-3' / 5) e femmina (4 / 12) del/i detto/i innesto/i, • si estrae il detto assemblato o preassemblato dal detto bagno per il rispettivo raffreddamento.
2. Processo secondo la rivendicazione 1., caratterizzato dal fatto che durante la detta immersione (E-B) si assoggetta il detto bagno di metallo fuso ad azione di vibrazione.
3. Processo secondo la rivendicazione 1., caratterizzato dal fatto che durante la detta immersione (E-B) si assoggetta il detto bagno di metallo fuso ad azione di vibrazione mediante ultrasuoni.
4. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che all'uscita da detto bagno (B) la parte interessata al bagno del detto assemblato o preassemblato (E) viene assoggettata ad un getto d'aria.
5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta fase di preriscaldo consiste nel portare il detto assemblato o preassemblato (E) o la sua parte interessata al bagno, ad una temperatura di 10-15 ° Centigradi più alta della temperatura del detto bagno (B).
6. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la parte maschio o la parte femmina del detto innesto prevede scanalature longitudinali (N) per favorire la penetrazione del metallo fuso in detto bagno (B).
7. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la parte femmina del detto innesto prevede almeno una foratura trasversale per favorire la penetrazione del metallo fuso in detto bagno
8. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto metallo fuso in detto bagno contiene alluminio.
9. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto metallo fuso in detto bagno contiene zinco.
10. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto metallo fuso in detto bagno è una lega a base di zinco-alluminio.
11. Processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto metallo fuso in detto bagno è una lega a base sostanzialmente di zinco 95% e alluminio 5% ed il bagno viene portato ad una temperatura neH’intorno dei 435°C.
12. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto preassemblato è una tubazione di circuito per scambio calore (3,4,5).
13. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto assemblato è un gruppo evaporatore ( 1 .2.3. 4. 5).
14. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto assemblato è un gruppo evaporatore (1.2. 3. 4.5) in cui contemporaneamente si sigillano tutti i rispettivi innesti (2,3) in un'unica fase di immersione.
15. Impianto per la produzione di scambiatori di calore secondo il processo di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso comprende almeno una vasca di metallo fuso (B) per immergere almeno in parte un gruppo evaporatore preassemblato con le parti preassemblate non saldate.
16. Impianto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la detta vasca di metallo fuso (B) contiene una lega di zinco alluminio.
17. Impianto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la detta vasca di metallo fuso (B) contiene una lega di zinco alluminio con circa 95% di zinco.
18. Impianto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la detta vasca di metallo fuso (B) è connessa ad un apparato vibratorio del metallo fuso.
19. Impianto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la detta vasca di metallo fuso (B) è connessa ad un apparato vibratorio del metallo fuso mediante ultrasuoni.
20. Impianto secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a monte della detta vasca di metallo fuso (B) è installato un sistema di preriscaldamento (T) dei detti gruppi preassemblati (E) per il riscaldamento di per lo meno le loro parti di giunzione ad innesto (4,13').
21. Impianto secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti gruppi preassemblati (E) sono appesi e posti in avanzamento su trasportatore continuo (C), il quale prevede: - un tunnel o stazione di preriscaldamento (T) ed immediatamente a monte di detta vasca (B) e - sopra detta vasca (B) un abbassamento della linea di avanzamento trasportatore (C) per l'automatica immersione almeno parziale, durante l’avanzamento dei detti gruppi preassemblati / assemblati.
22. Impianto secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso prevede in uscita dal detto bagno (B) getti d'aria direzionabili, sopra la superficie bagnata dei detti gruppi evaporatori (E).
23. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, del tipo che comprende una piastra evaporatore in alluminio o sue leghe, alla quale si innesta in una corrispondente zona di giunzione (1"), una tubazione metallica (3) di circuito frigorigeno (3,4,5), in un corrispondente manicotto collettore di imboccatura (12) del circuito di evaporazione (1 ‘,1 ',1 '") del detto evaporatore (1), caratterizzato dal fatto che: - la superficie esterna per lo meno della detta zona di giunzione è ricoperta di uno strato di metallo fuso reso aderente per immersione; - l'interspazio del detto innesto, (3-12) è sigillato mediante penetrazione dello stesso metallo fuso che riveste la zona esteriore circostante.
24. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta zona di giunzione è aggettante (13') rispetto al bordo (13) della piastra evaporatore (1).
25. Gruppo evaporatore secondo le rivendicazioni 21 ,22 caratterizzato dal fatto che la detta zona di giunzione (13‘) è disposta in uno spigolo della piastra evaporatore (1).
26. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere interamente rivestito da uno strato di protezione dì metallo fuso reso aderente per immersione (B).
27. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso comprende un secondo innesto (4) della detta tubazione del circuito frigorigeno (3-3'-5), il quale, destinato a far fuoriuscire il rispettivo tubo capillare (5) dal detto tubo di ritorno (3), è pure sigillato e rivestito con l'immersione in detto bagno di metallo fuso (B). 28. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la tubazione del circuito frigorigeno (3-3'-4-5), prevede l'uso di un solo materiale metallico quale Alluminio o lega di Alluminio sostanzialmente dello stesso materiale dell'evaporatore. 29. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il manicotto (4) di un secondo innesto (3-3'-4-5), viene eliminato e sostituito dal rispettivo allargamento a manicotto del rispettivo tubo di ritorno dall'evaporatore ( 3) . 30. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti innesti prevedono una sagomatura della parte maschio o femmina con scanalature {N).
28. Gruppo evaporatore ottenuto con il processo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta tubazione del circuito scambiatore (3-3'-4-5), prevede l'uso di un solo integrale tubo di ritorno (3-3<1>), senza giunzioni, che usa un manicotto a bicchiere (4) che permette la fuoriuscita del detto tubo capillare (5) dal detto tubo di ritorno, incapsulandolo e riempito di metallo fuso in detto bagno (B)