ITUD980087A1 - Metodo di produzione di evaporatore e rispettivo gruppo evaporatore particolarmente per frigoriferi e congelatori - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un metodo di produzione di evaporatore e rispettivo evaporatore particolarmente per frigoriferi e congelatori.

I frigoriferi e congelatori con detto evaporatore formano pure oggetto della presente innovazione.

Stato della tecnica

Allo stato attuale della tecnica è noto il metodo di produzione degli evaporatori (che si collocano internamente al frigorifero o congelatore), il quale consiste nell'effettuare la saldatura di due lastre di alluminio (in certi casi anche tre, o più), delle quali una preformata a canalizzazioni, e l'altra piana, che unite formano il circuito di evaporazione che prende accesso da un tubo di mandata capillare generalmente coassiale ad un tubo di ritorno destinato a collegarsì ad un compressore esterno al frigorifero.

Il sistema di saldatura fra le lastre d'alluminio avviene generalmente mediante mezzi di saldatura per laminazione universalmente noto come "ROLL BOND".

Il collegamento, a tenuta stagna dei detti tubi all'evaporatore, avviene per lo più mediante saldatura, anche ad arco elettrico, con interposizione di materiale d'apporto.

La saldatura deve essere molto accurata ai fini di garantire una perfetta tenuta ai fluido frigorigeno che è fatto circolare internamente a pressione da un compressore, tramite il detto capillare, spinto attraverso il detto condensatore.

Con i metodi convenzionali per il capillare, invece di saldare, si fa una cianfrinatura che consiste solo in una deformazione meccanica tra le lastre opposte dell'evaporatore, e non garantisce sempre la perfetta tenuta. Prima dell'operazione dì cianfrinatura bisogna quasi sempre ricoprire di speciale pasta il capillare in modo da migliorare la tenuta stessa.

Inconvenienti di questo modo di operare derivano sostanzialmente dall'alto costo dell'operazione di giunzione dei tubi all'evaporatore.

I due tubi (capillare di mandata e tubo di ritorno), sono rispettivamente, generalmente di rame ed alluminio.

La tecnica attuale prevede di sistemare coassialmente al tubo di ritorno ed internamente ad esso il capillare, inserendoli insieme nell'imboccatura dell'evaporatore ove viene effettuata la saldatura anulare del tubo di ritorno (esterno) e, mediante prolungamento del capillare, la sua tenuta, con l'ausilio di cianfrinatura ed interposizione di pasta sigillante, in una zona fra le lastre, sensibilmente più avanzata in modo che non vi sia più collegamento fra l'interno del tubo di ritorno e l'interno del tubo capillare, essendo previsti condotti separati di mandata e ritorno che proseguono i rispettivi condotti, cosi indipendenti dei due tubi.

Questa operazione è lunga e dispendiosa, perché manuale, e non garantisce una sicura tenuta, vuoi per la manualità vuoi per la combinazione di applicazione di sigillante e cianfrinatura..

Scopo della presente invenzione è quello di ridurre i costi di giunzione dei tubi e garantire una più sicura tenuta.

Essenza dell'invenzione

Lo scopo viene raggiunto come rivendicato mediante un metodo che prevede l'uso di un evaporatore realizzato dalla associazione di almeno due pannelli che formano nel loro interno una canalizzazione frigorigena di evaporazione con sbocco su un bordo dell'evaporatore od anche all'interno su una sua facciata, avente un bivio di deviazione capillare, per ricevere ad incastro alla detta imboccatura due tubi coassiali, formanti due condotti uno interno all'altro, essendo quello interno un tubo capillare libero di muoversi entro quello esterno, e provvedere a:

- far penetrare il detto tubo esterno per un valore predeterminato entro l'evaporatore ai fini di poter effettuare una rispettiva sua saldatura a tenuta stagna in confluenza con il ritorno della canalizzazione di evaporazione in detto evaporatore;

- far sporgere e penetrare ulteriormente detto tubo capillare in detto evaporatore per innestarsi all'inizio della detta canalizzazione di evaporazione in detto evaporatore ed ivi serrarlo e saldarlo a tenuta stagna; caratterizzato dal fatto che:

• dopo l'effettuazione dei detti innesti, si provvede a comprimere le rispettive zone di saldatura in contrapposizione e contemporaneamente ad assoggettarle all'azione degli ultrasuoni ai fini che mediante la combinazione delle vibrazioni ultrasoniche, della temperatura raggiunta e della pressione effettuata, si abbia la autosaldatura delle superfici esterne dei detti tubi alle superfici interne delle lastre contrapposte che formano il detto evaporatore in detta imboccatura per il detto tubo di ritorno ed in zona più avanzata per il detto tubo capillare.

Vantaggiosamente prima di innestare i detti due tubi entro detto evaporatore, essi vengono immersi in bagno di lega brasante d'apporto a temperatura più bassa per lo meno del materiale costituente le tubazioni stesse.

In tal modo si ridurranno i pericoli di deformazione dei tubi e meglio si garantirà la tenuta fra la superfìcie esterna dei tubi e la superficie interna delle lastre.

Altrettanto vantaggiosamente, il tubo potrebbe essere rinforzato internamente da un manicotto di metallo meccanicamente più resistente e fondibile a temperatura più elevata, fungendo quindi da anima-incudine interna.

L'innovazione sarà meglio compresa con l'aiuto delle tavole allegate riportanti forme esemplificative di realizzazione in cui:

- la Fig. 1 è una delle forme dell'evaporatore assemblato secondo l’Innovazione;

La Fig.2 evidenzia che la soluzione è applicabile anche nel caso di evaporatori in cui il gonfiaggio dei canali avviene da un solo lato, mantenendo l'altra superficie piana.

La Fig.3 rappresenta una vista trasversale in sezione della zona di imbocco dei due tubi all'interno dell'evaporatore.

La Figura 4 rappresenta una vista trasversale rispetto al piano dell'evaporatore e longitudinale rispetto all'asse dei due tubi.

Secondo le figure:

Con 1 e 2 sono indicate le lastre o fogli dell'evaporatore, che saldate formano la canalizzazione di evaporazione Έ-C", la quale parte da un imbocco di bordo "S1" ove si ha la zona di saldatura dell'innesto del tubo di ritorno esterno (3), e prosegue su una zona inoltrata più ristretta di serraggio e saldatura del tubo interno capillare (4) “S2", prosegue fino alla zona di espansione "E" e ritorna con la canalizzazione "C" ad innestarsi sulla detta zona di imbocco "S1".

Secondo la Figura 3 si vede chiaramente che l'unione delle due lastre contrapposte (1 ,2) lascia sui bordi laterali di giunzione degli spazi "S" difficilmente chiudibili.

Questi spazi sono le zone più pericolose che possono compromettere la tenuta.

Per evitare questo pericolo si effettua una preventiva immersione a bagno delle estremità dei due tubi 3 e 4 ai fini che gli stessi siano rivestiti esternamente di un materiale di saldobrasatura e riempimento ad alta fluidità per capillarità rispettivamente 31 e 41. Il rivestimento potrebbe essere fatto alternativamente anche sulle lastre (1,2), ad esempio mediante bagnatura in bagno metallico di lega del bordo di imbocco dell'evaporatore (S1-S2), od in alternativa con opportuno trattamento di questo.

L'efficacia dell'operazione può meglio essere garantita in casi particolari dal preventivo innesto all'interno del tubo 3 di un manicotto ad esempio di acciaio (non illustrato) che fungerebbe da incudine e da mezzo di maggiore sicurezza per far sopportare una maggiore pressione al tubo stesso durante la sua fase di rammollimento a temperatura di saldatura.

Più particolarmente la saldatura del tubo 3 al pannello evaporatore si attuerà meglio mediante calibrazione del circuito di ingresso del pannello evaporatore "S1" per una opportuna lunghezza ed un diametro di qualche centesimo superiore al diametro esterno del tubo scambiatore (3) che vi dovrà essere saldato.

Il tubo scambiatore “3" viene introdotto nell'orifizio calibrato nella zona "S1“ ed il complesso tubo-pannello viene posizionato su un supporto fisso a forma di incudine inferiore "6" che ne ricopia per un opportuno tratto la sua forma esterna e che forma l'incudine di un sistema di saldatura ad ultrasuoni che consiste nell'utilizzare un sonotrodo a doppio utensile od a due separati (5) che ha/hanno la forma di incudine mobile, pure sagomato/i opportunamente in corrispondenza della parte da congiungere. In modo da ricopiare assieme al supporto fisso la sagoma esterna del complessivo da saldare.

Potendo essere ovviamente il sonotrodo previsto ovviamente nel semistampo superiore(5) e/o nel semistampo inferiore (6).

A questo punto viene esercitata una forza di compressione tra i due semistampi "5" e "6" unitamente ad una vibrazione meccanica di piccola ampiezza ed alta frequenza ed al contemporaneo passaggio di ultrasuoni.

L'azione combinata di questi elementi provoca la saldatura tra le parti 1-2-3 e 1-2-4; potendosi effettuare le saldature in unica fase o successiva, poiché la saldatura del capillare avviene in modo del tutto simile al precedente.

Dopo un tempo stabilito l'operazione é completata.

In tutte le fasi sopra viste, come detto, é possibile per migliorare la saldatura mediante l'inserimento di un'anima di acciaio internamente al tubo in corrispondenza della zona da saldare in modo da assorbire la struttura del tubo stesso.

In tal modo il tubo interno di acciaio funge da controstampo senza deformare la struttura del tubo stesso.

I vantaggi dell'applicazione sono notevoli per chè si eliminano completamente tutte le saldature (saldobrasature) generalmente "TIG“ effettuate in modo manuale ed esteticamente poco gradite nonché spesso inaffidabili in quanto dipendenti dal fattore umano.

II sistema permette di operare in ambiente pulito privo di qualsiasi fumo ed inquinamento, rapidamente, e con un'affidabilità data dalla messa a punto del processo e quindi indipendente dal fattore umano.

Assenza quindi di difettosità se il processo é bene messo a punto. L'estetica é inoltre non paragonabile.

Per quanto concerne il capillare, è da notarsi che precedentemente si effettuava solo una cianfrinatura, senza saldatura, quindi con limitata garanzia di tenuta fra i due circuiti.

Ed è noto che trafilazione di gas fra i due circuiti riduce rapidamente la resa frigorigena. É quindi evidente che effettuando una vera e propria saldatura, si garantisce al 100% la tenuta impedendo l'eventuale ritorno oltre il capillare.

Potendosi effettuare la contemporaneità delle azioni è evidente inoltre l'ulteriore vantaggio economico.

L'abbattimento dei costi di produzione può arrivare anche a dimezzare rispetto a quelli convenzionali.

Ovviamente se si usa un metallo di saldobrasatura come rivestimento, esso sarà una nota lega a bassa temperatura di fusione ed alta capillarità come lo sono notoriamente ad esempio le leghe di brasatura a base di argento, od altre simili.

Il sistema più vantaggioso è l'applicazione sulla superficie (esterna del tubo e/o interna) delle lastre di alluminio, di un materiale di apporto (31 , 41 ) .

In questo modo gli spazi degli spigoli "S" potranno essere riempiti dal materiale di apporto per capillarità durante la fusione, meglio assicurando la tenuta.

Nella zona capillare potrebbe anche essere omesso il materiale di apporto posto che, data la piccola dimensione del diametro e migliore facilità di compressione permette di ottenere comunque una tenuta apprezzabile anche dovuta al fatto di poter effettuare ciò per una estensione superficiale maggiore (sola saldatura fra le superfici metalliche pulòite degli elementi da congiungere), e lo stesso, se si raggiunge un annullamento per deformazione plastica degli spazi "S", si potrebbe fare con il tubo esterno. Tale situazione si potrà verificare poi facilmente nel caso di evaporatore con una superficie piana da un lato e bombata dall'altro ai fini di realizzare la canalizzazione su un solo dei due pannelli (Fig.2).

Si ricorda che tuttora si adotta una cianfrinatura senza saldatura con la semplice interposizione di una pasta di tenuta.

Per quanto concerne il materiale di apporto nulla esclude che ad esempio si possa preinserire negli spazi "S“, dei tondini di materiale di apporto, anche preincollati o nel foro od a lato dei tubi.

Una alternativa più potrebbe anche essere quella di schiacciare sia il tubo che il foro, come ad esempio riportato in Fig.2 della canalizzazione, per meglio ridurre l'ampiezza della sezione degli spazi laterali di giunzione fra le lastre “S".

In tal caso l'imboccatura del tubo sarebbe opportunamente allargata per mantenere una sostanziale superficie della sezione costante.

Naturalmente il nuovo metodo può essere applicato ad una sola delle saldature, mentre l'altra potrebbe essere fatta con sistema tradizionale, nulla togliendo alla portata innovativa e rivendicativa.

Nulla esclude comunque che per migliorare l'efficacia del nuovo metodo si provveda anche ad un apporto esterno di calore.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di produzione di un gruppo evaporatore realizzato dalla associazione di almeno due pannelli (1,2) che formano nel loro interno una canalizzazione frigorigena di evaporazione (E-C) con sbocco su un bordo dell'evaporatore (S1) od al suo interno su una facciata, avente un bivio di deviazione capillare (S2), per ricevere ad incastro alla detta imboccatura (51) due tubi coassiali, formanti due condotti uno interno all'altro, essendo quello interno il tubo capillare (3) e quello esterno il tubo di ritorno (4,), in cui si prevede di: - far penetrare il detto tubo esterno (3) per un valore predeterminato entro l'evaporatore (S1) ai fini di poter effettuare una rispettiva sua saldatura a tenuta stagna in confluenza con il ritorno della canalizzazione di evaporazione in detto evaporatore (C); - far sporgere e penetrare ulteriormente detto tubo capillare (4) in detto evaporatore per innestarsi all'inizio della detta canalizzazione di evaporazione in detto evaporatore ed ivi serrarlo a tenuta stagna (52); caratterizzato dal fatto che, sucessivamente si provvede: - a comprimere in contrapposizione almeno una delle rispettive zone di saldatura od unione (S1-S2) e ad assoggettarla all'azione degli ultrasuoni (5-6) ai fini che mediante la combinazione delle vibrazioni ultrasoniche, della temperatura raggiunta e della pressione effettuata, si abbia la autosaldatura delle superfici esterne dei detti tubi alle superfici interne delle lastre contrapposte (1-2) che formano il detto evaporatore in detta 8. Frigorifero realizzato con un gruppo evaporatore secondo la rivendicazione precedente. 9. Congelatore realizzato con un gruppo evaporatore secondo la rivendicazione 7. imboccatura (S1) per il detto tubo di ritorno (3) e/o in zona più avanzata (S2) per il detto tubo capillare (4).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che prima di innestare dette tubazioni (3,4), le rispettive estremità vengono rivestite con metallo saldobrasante di apporto (31 ,41) quale lega di fusione a bassa temperatura rispetto ai metalli dei tubi (3,4) e lastre (1 ,2) da congiungere.
3. 3. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le superfici interne delle dette lastre o fogli metallici (1 ,2) che vengono congiunti per formare l'evaporatore, sono rivestite, per lo meno nella detta zona di saldatura (S1 ,S2) con un materiale saldobrasante di apporto (31 ,34).
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che entro per lo meno uno dei detti tubi (3,4) si innesta un'anima tubolare di acciaio per lo meno interessante la zona di schiacciamento di saldatura rispettiva (S1).
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per lo meno la sezione di imboccatura di innesto (S1 ) dell'evaporatore e quella del tubo di suo innesto (3) vengono realizzate in forma ovalizzata o schiacciata.
6. 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato d al fatto che la detta operazione di saldatura ad ultrasuoni viene effettuata in contemporaneità per entrambe le zone di giunzione.
7. 7. Gruppo evaporatore realizzato con il metodo di cui ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.