ITVI20130201A1

ITVI20130201A1 - Radiatore in alluminio a tubi ellittici alettati.

Info

Publication number: ITVI20130201A1
Application number: IT000201A
Authority: IT
Inventors: Luca Meneguzzo; Giuseppe Veller
Original assignee: Convett S R L
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-01
Also published as: WO2015015369A1; EP3028286B1; EP3028286A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale avente titolo “RADIATORE IN ALLUMINIO A TUBI ELLITTICI ALETTATI”

CAMPO TECNICO DELLA PRESENTE INVENZIONE

La presente invenzione si colloca nel campo delle tecniche di raffreddamento mediante un fluido di raffreddamento.

In particolare, la presente invenzione è relativa alle tecniche di raffreddamento mediante olio refrigerante di dispositivi elettrici quali ad esempio trasformatori elettrici di potenza e di distribuzione. Più in dettaglio, la presente invenzione è relativa ad un radiatore ad olio o fluido in genere, in particolare per il raffreddamento dei dispositivi del tipo suddetto.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti nello stato della tecnica radiatori di tipo diverso per il raffreddamento di dispositivi elettrici quali trasformatori e simili.

Una prima tipologia di radiatori è quella relativa ai radiatori a pannelli. Tali radiatori comprendono essenzialmente uno o più pannelli realizzati ognuno unendo (ad esempio saldando) in corrispondenza dei bordi due semigusci metallici. I semigusci vengono realizzati ognuno mediante taglio da una bobina di una porzione di lamiera di lunghezza opportuna, nonché pressando ogni porzione di lamiera in modo da conferire alla stessa la forma desiderata sostanzialmente a semiguscio. Il numero dei pannelli può ovviamente variare a seconda delle prestazioni richieste, in particolare a seconda della dissipazione termica desiderata. Ovviamente, in uso, le due estremità opposte di ogni pannello sono collegate rispettivamente ad un collettore di mandata ed a uno di scarico o uscita, i collettori di mandata e di scarico essendo reciprocamente collegati rispettivamente per mezzo di un collettore principale di mandata e di scarico. L'olio di raffreddamento proveniente dal trasformatore circola quindi per convenzione naturale tra le due estremità opposte di ogni pannello e cede calore verso Lesterno attraverso il metallo. Una seconda tipologia di radiatori è quella cosiddetta tubolare. In questo caso, ogni radiatore viene prodotto utilizzando unità tubolari (ad esempio in acciaio al carbonio) e assemblandoli in modo da formare elementi singoli composti da una pluralità di unità tubolari. I tubi o unità tubolari di ogni elemento vengono collegati mediante una calotta di mandata e una di ritorno collegate (ad esempio saldate) rispettivamente alle estremità opposte di ogni singolo tubo dell'elemento, nonché collegando le calotte di mandata mediante un collettore di mandata e le calotte di ritorno mediante un collettore di ritorno. In questo modo, l'olio di raffreddamento proveniente dal trasformatore entra attraverso il collettore nelle calotte di mandata e raggiunge quindi le calotte di ritorno attraverso i singoli tubi, per poi uscire dal radiatore attraverso il collettore di ritorno o uscita. I radiatori di tipo noto precedentemente descritti, pur se apprezzabili in diverse applicazioni, comportano peraltro diversi svantaggi che possono essere riassunti come segue. Un primo inconveniente o svantaggio dei radiatori a pannelli è relativo alla efficienza (in termini di dissipazione del calore) piuttosto ridotta, specialmente nel caso di radiatori caratterizzati da un numero elevato di pannelli e/o da pannelli molto ravvicinati. In sostanza, in questi casi, il calore dissipato da un pannello viene riassorbito almeno in parte dal pannello adiacente. La scarsa efficienza ha come diretta conseguenza che, per una particolare applicazione (ad esempio per il raffreddamento di un trasformatore elettrico) si deve aumentare il numero dei pannelli (ma in questo caso l'efficienza di dissipazione diminuisce ulteriormente), e/o le dimensioni degli stessi. In questo ultimo caso però sorgono problemi dovuti all'aumento del peso che rendono il radiatore difficilmente gestibile sia durante il trasporto che durante il funzionamento.

Sempre i radiatori di tipo a pannelli hanno poi una problematica strutturale e cioè sono realizzati in modo tale da non comprendere dei ribassi (elementi che permettono di porre la flangia del collettore di ingresso o mandata ad una quota inferiore rispetto al collettore di ingresso stesso) di dimensioni superiori a 400-500mm.

Infatti i tecnici addetti al dimensionamento dei radiatori per un trasformatore prevedono sempre di interfacciarsi alla cassa del trasformatore con un interasse che non sempre è lo stesso interasse del radiatore. La cassa infatti a volte permette interassi di attacco ben inferiori alla dimensione ottimale dei radiatori, dimensione che si studia prendendo in considerazione il disasse termico tra la parte attiva del trasformatore e il baricentro termico dei radiatori.

Quindi il radiatore si presenta con i primi due o tre elementi ribassati alla dimensione massima permessa dalle dimensioni della cassa del trasformatore, mentre gli altri elementi che costituiscono il radiatore completo sono rialzati appunto per sfruttare meglio il radiatore aumentando la circolazione dell’olio in regime di convezione naturale (più alto è il disasse termico più veloce scorre l’olio e migliore è la dissipazione del radiatore, in quanto maggiore è il cosiddetto “carico idronico” determinato dalla variazione della densità del fluido a seguito della variazione di temperatura).

Per quanto riguarda i radiatori del tipo a pannelli, un'altra problematica che li caratterizza è quella derivante dal fatto che non possono essere collaudati a pressioni superiori a 2, 2,5 bar. Infatti pressioni superiori deformano il pezzo. Esistono però già oggi delle specifiche tecniche (ad esempio la specifica TERNA) che prevedono pressioni di collaudo di 350kPa (3,5Bar), specifiche quindi che escluderebbero l’uso dei radiatori a pannello.

Per quanto riguarda i radiatori tubolari, invece, gli stessi hanno un rendimento di dissipazione termica superiore anche del 30% rispetto a quello dei radiatori a pannelli; inoltre, permettono di far fronte in modo più adeguato alle problematiche strutturali (si possono fare dei ribassi anche di 1000- 1 100mm), e resistono anche a pressioni di collaudo di 9 bar.

Sennonché, i radiatori tubolari sono penalizzati da un rapporto qualità/costo che a volte spinge gli utenti a preferire il radiatore a pannello anche se meno performante. Infatti, la tecnologia di saldatura e di assemblaggio dei radiatori tubolari è sicuramente più costosa della tecnologia di saldatura dei radiatori a pannelli, che sono molto più semplici da saldare e da produrre.

Infine, i radiatori di entrambi i tipi, se realizzati in ferro, hanno delle problematiche di resistenza alla corrosione che li rendono inadatti per il raffreddamento di trasformatori elettrici di potenza e/o distribuzione collocati (come spesso accade) in siti con condizioni ambientali variabili e più o meno aggressive (classificate secondo la norma normativa EN ISO 12944-2). Pertanto, si richiedono sistemi di protezione con rivestimenti (verniciatura ed eventuale zincatura) con spessori finali sempre più importanti e onerosi in termini economici ed anche ambientali. Ad esempio per una applicazione di categoria C5M - ambiente marino con alto contenuto di sali - si richiedono spessori pari a 320 um nominali.

Infine, esistono molto spesso delle problematiche di ingombro e di trasporto che obbligano, sia durante il trasporto e lo smontaggio dei radiatori dal trasformatore che nel sito di utilizzo del trasformatore, all'esecuzione di soluzioni con layout complessi e dovute appunto al grande volume richiesto dal sistema di raffreddamento del trasformatore.

È quindi uno scopo della presente invenzione quello di ovviare agli inconvenienti citati precedentemente e riscontrati nei radiatori noti nello stato della tecnica.

In particolare, gli scopi e obiettivi della presente invenzione possono essere riassunti come segue.

Un primo scopo della presente invenzione è quello di ridurre o almeno contenere il costo finale del radiatore.

Il secondo scopo o obiettivo della presente invenzione è quello di migliorare la resistenza alla corrosione del radiatore, riducendo la quantità di vernice da utilizzare con benefici ambientali e in termini di tempo di produzione ridotto e quindi di offerta all<'>utente.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di ridurre notevolmente l’ingombro del sistema complessivo di raffreddamento (che comprende il radiatore), offrendo all’utilizzatore una grande possibilità di risolvere sempre più frequenti problemi di spazio disponibile dove installare i trasformatori.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di semplificare notevolmente la logistica, soprattutto per il trasporto dei trasformatori e del loro sistema di raffreddamento con conseguenti riduzioni dei costi di trasporto.

Ancora un'altro scopo della presente invenzione è quello di produrre un sistema che dal punto di vista termico riesca a ridurre l'inerzia del sistema trasformatore, riducendo il transitorio in corrispondenza dei picchi di tensione e riducendo di conseguenza l'aumento localizzato della temperatura, in particolare in corrispondenza degli avvolgimenti, consentendo al contrario un prolungamento della vita del trasformatore (riduzione delle dilatazioni, delle tensioni meccaniche, riduzione delle perdite per effetto Joule).

Infine si ottiene come diretta conseguenza dei punti precedenti la riduzione della quantità di olio complessivamente necessaria, con evidenti vantaggi in termini di costi diretti in sede di realizzazione, ma anche successivamente in termini indiretti ambientali in occasione delle operazioni di decomissioning e/o rigenerazione dell'olio stesso.

Gli scopi o obiettivi citati e descritti precedentemente verranno raggiunti per mezzo di un radiatore atto al raffreddamento ad esempio di trasformatori elettrici come rivendicato nella rivendicazione principale 1.

Ulteriori vantaggi saranno inoltre ottenuti per mezzo delle ulteriori forme di realizzazione della presente invenzione definite nelle rivendicazioni dipendenti.

DESCRIZIONE DELLA PRESENTE INVENZIONE

La presente invenzione trova particolare e conveniente applicazione nel campo del raffreddamento di dispositivi e/o apparecchiature elettriche, ad esempio di trasformatori elettrici di potenza e di distribuzione. E questa quindi la ragione per cui nel seguito verranno descritti e/o citati esempi di applicazione del radiatore secondo la presente invenzione al caso particolare del raffreddamento di trasformatori elettrici.

Va comunque notato che le possibili applicazioni del radiatore secondo la presente invenzione non sono limitate al caso particolare dei trasformatori o dispositivi elettrici in genere.

Al contrario, la presente invenzione può essere applicata vantaggiosamente in tutti quei casi in cui si desideri raffreddare per mezzo di un fluido di raffreddamento un sistema che genera calore passivo.

La presente invenzione si basa sul concetto generale che gli svantaggi o inconvenienti tipici delle soluzioni note nella tecnica (in particolare dei radiatori sia a pannello che tubolari secondo lo stato della tecnica nota) possono essere superati o almeno minimizzati realizzando un radiatore di tubo tubolare in cui gli la superficie radiante degli elementi tubolari sia aumentata rispetto a quella degli elementi tubolari classici a sezione sostanzialmente ellittica. In particolare, secondo la presente invenzione, la superficie radiante e/o di scambio termico degli elementi tubolari può essere aumentata in modo conveniente (migliorando quindi Lefficienza di dissipazione), modificando in modo adeguato la sezione trasversale degli elementi tubolari. In dettaglio, secondo la presente invenzione si propone di dotare gli elementi tubolari (almeno uno di essi) di nervature o alettature esterne longitudinali.

Una ulteriore considerazione sulla quale si basa la presente invenzione è quella secondo cui la dissipazione termica può essere aumentata utilizzando Lalluminio e/o leghe leggere a base di alluminio per la realizzazione dei componenti tubolari. Essendo infatti l'alluminio caratterizzato da elevata conducibilità termica, il calore del fluido di raffreddamento airinterno dei tubi verrà dissipato efficacemente, specialmente grazie alle nervature o alettature di cui sopra. Inoltre, alla base della presente invenzione vi è la ulteriore considerazione secondo cui, ricavando gli elementi tubolari da profilati (ad esempio di alluminio estruso) i problemi (almeno parte di essi, se non tutti), di tipo logistico, di ingombro, di peso e economici dei radiatori di tipo noto possono essere superati o almeno ridotti; inoltre, si aumenterà la resistenza alla corrosione del radiatore, per cui potranno essere evitate le operazioni di verniciatura e/o zincatura, altrimenti necessarie nel caso ad esempio di radiatori in ferro.

Sulla base delle considerazioni di cui sopra, una prima forma di realizzazione della presente invenzione ha per oggetto un elemento radiatore secondo la rivendicazione 1 , vale a dire un elemento radiatore atto ad esempio al raffreddamento ad olio di trasformatori elettrici, detto elemento radiatore comprendendo almeno un componente tubolare atto a contenere un fluido di raffreddamento ed a permetterne la circolazione tra le proprie due estremità opposte, in cui detto almeno un componente tubolare comprende una pluralità di nervature o alettature longitudinali esterne principali di sezione trasversale predefinita e sporgenti dalla superficie esterna di detto almeno un componente.

Preferibilmente, detto almeno un componente è realizzato in alluminio o in una lega di alluminio o comunque con un materiale avente una conducibilità termica superiore a 100 W/m K.

Ancora preferibilmente, detto almeno un componente è costituito da una porzione di lunghezza predefinita di un profilato estruso.

Secondo una variante, detto almeno un componente può avere sezione trasversale sostanzialmente ellittica.

Secondo una ulteriore variante, detto radiatore comprende una pluralità di detti componenti.

Preferibilmente, detti componenti sono suddivisi in gruppi di numero predefinito, i componenti di ogni singolo gruppo essendo comunicanti tra di loro per mezzo di una prima calotta di mandata e di una seconda calotta di ritorno in comunicazione rispettivamente con le estremità opposte di ognuno di detti componenti, le calotte di mandata di ogni gruppo essendo reciprocamente in comunicazione mediante un collettore di mandata, le calotte di ritorno di ogni gruppo essendo reciprocamente in comunicazione mediante un collettore di ritorno.

Ancora preferibilmente, almeno una di dette nervature esterne principali di detto almeno un componente tubolare ha sezione trasversale sostanzialmente a forma di anello ovale.

Secondo una ulteriore variante e/o forma di realizzazione, almeno una di dette nervature esterne principali di detto almeno un componente tubolare comprende una pluralità di nervature secondarie esterne che si estendono dalla superficie esterna di detta almeno una nervatura principale esterna.

Secondo ancora un'altra variante, detta almeno una nervatura esterna principale di detto almeno un componente tubolare comprende due nervature secondarie esterne che si estendono dall'estremità libera di detta almeno una nervatura principale opposta a detto componente tubolare in modo da formare un angolo interno predefinito.

Eventualmente, detta almeno una nervatura principale esterna di detto almeno un componente tubolare può comprendere due nervature secondarie esterne che si estendono rispettivamente dalle superfici esterne opposte di detta almeno una nervatura principale.

Allo stesso modo, detto almeno un componente tubolare può eventualmente comprendere una pluralità di nervature longitudinali interne di sezione trasversale predefinita, sporgenti dalla superficie interna di detto almeno un componente.

Ancora, secondo una alternativa, almeno due di dette nervature interne sporgono rispettivamente da porzioni contrapposte della superficie interna di detto almeno un componente.

Secondo una ulteriore alternativa, dette almeno due nervature esterne si estendono rispettivamente dai vertici opposti di detto almeno un componente tubolare a sezione trasversale ellittica.

Oppure, almeno una di dette nervature interne può estendersi tra porzioni contrapposte della superficie interna di detto almeno un componente tubolare e/o le estremità libere delle nervature secondarie esterne di detto almeno un componente tubolare che si estendono da almeno una delle superfici esterne contrapposte di detto componente a sezione trasversale sostanzialmente ellittica possono giacere rispettivamente su di un piano parallelo al piano principale di simmetria di detto almeno un componente tubolare.

Infine, ulteriori forme di realizzazione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.

L’invenzione concerne inoltre un trasformatore elettrico preferibilmente raffreddato ad olio comprendente un elemento radiatore in cui detto elemento radiatore è realizzato secondo quanto descritto in precedenza e/o rivendicato di seguito.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Nel seguito, la presente invenzione verrà chiarita mediante la descrizione seguente di alcune sue forme di realizzazione rappresentate nelle tavole di disegno allegate. Va comunque notato che la presente invenzione non è limitata alle forme di realizzazione rappresentate nelle tavole di disegno; al contrario, rientrano nell'ambito e nello scopo della presente invenzione tutte quelle varianti o modifiche delle forme di realizzazione rappresentate e descritte che appariranno chiare, ovvie e immediate all'uomo del mestiere. In particolare, nelle tavole di disegno allegate:

- le figure 1 e 2 mostrano ciascuna una vista in prospettiva di un radiatore secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 3 mostra una vista in prospettiva di un particolare del radiatore secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 4 mostra una vista in esploso di un radiatore secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- le figure 5, 6, 7, 8, 9 e 10 mostrano ciascuna una vista in sezione di un componente tubolare del radiatore secondo altrettante forme di realizzazione della presente invenzione. DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI ALCUNE FORME DI

REALIZZAZIONE DELLA PRESENTE INVENZIONE

Nelle figure 1 e 2, il radiatore secondo la presente invenzione è identificato dal numero di riferimento 100. In particolare, il radiatore 100 comprende una pluralità di tubi o componenti tubolari 101 atti ognuno a contenere un fluido di raffreddamento (generalmente olio di raffreddamento) e a permetterne la circolazione al proprio interno, essenzialmente da una estremità all’estremità opposta. I componenti tubolari 101 sono in particolare messi reciprocamente in collegamento fluido dinamico mediante una pluralità di calotte superiori 102 e di calotte inferiori 103, nonché per mezzo di un collettore superiore 104 e di un collettore inferiore 105. In dettaglio, i componenti tubolari 101 (in totale in numero pari a centootto, ma il numero totale può ovviamente variare a seconda delle esigenze e/o circostanze) sono suddivisi in gruppi o elementi, ogni elemento o gruppo comprendendo un numero predefinito di componenti tubolari 101 (pari a nove nell’esempio rappresentato ma, anche in questo caso il numero di componenti tubolari di ogni gruppo può variare a seconda delle esigenze e/o circostanze). Per ogni gruppo di componenti tubolari 101 sono previste una calotta superiore o di mandata 102 e una calotta inferiore o di ritorno 103. Una porzione di estremità di ogni componente tubolare 101 è alloggiata nella calotta di mandata 102, mentre la porzione di estremità opposta dello stesso componente tubolare 101 è alloggiata nella calotta di ritorno 103. Si evince quindi che il fluido di raffreddamento in entrata nella calotta di mandata 102 raggiungerà la calotta di ritorno 103 attraverso i componenti tubolari 101 collegati appunto rispettivamente alla calotta di mandata 102 e a quella di ritorno 103. Le calotte di mandata 102 sono inoltre reciprocamente collegate mediante un collettore di mandata 104 mentre le calotte di ritorno 103 sono reciprocamente collegate mediante un collettore di ritorno 105. Si evince quindi che il fluido di raffreddamento in entrata attraverso il collettore di mandata 104 si distribuirà tra le varie calotte di mandata 102 e da qui, attraverso i componenti tubolari 101 , raggiungerà le calotte di ritorno 103 dalle quali uscirà attraverso il collettore di ritorno 105. Per il collegamento del collettore di mandata 104 con il sistema principale di raffreddamento è prevista una flangia di collegamento 106 mentre una flangia di collegamento 107 permette il collegamento allo stesso sistema principale del collettore di ritorno 105. Mentre si omette per ragioni di sintesi una descrizione dettagliata del sistema principale precedentemente citato, è utile precisare che detto sistema principale sarà tale da permettere al fluido di raffreddamento di catturare o assorbire il calore passivo emesso ad esempio da un dispositivo elettrico (in particolare da un trasformatore elettrico) per cui il calore assorbito verrà ceduto e dissipato verso l’esterno mediante il radiatore 100. Sono inoltre rappresentati nelle figure 1 e 2 un gancio o anello 108 per il sollevamento e la movimentazione del radiatore 100 nonché una valvola 109 disposta sul collettore di mandata 104 e una valvola 1 10 disposta sul collettore di ritorno 105. La valvola 109 può servire ad esempio per permettere la fuoriuscita di bolle d’aria dal radiatore che ostacolerebbero la circolazione del fluido di raffreddamento o anche per permettere rabbocchi di fluido, mentre la valvola inferiore 1 10 può servire per lo svuotamento del radiatore 1 10.

Dal particolare della figura 3 è possibile apprezzare una prima importante caratteristica del radiatore secondo la presente invenzione, vale a dire il fatto che i componenti tubolari 101 (descritti più in dettaglio nel seguito con riferimento ad altre figure) sono dotati di nervature o alettature longitudinali atte ad aumentare la superficie radiante e/o di scambio termico di ogni componente tubolare 101. In questo modo si aumenta l’efficienza dissipativa del radiatore.

La vista in esploso di figura 4 permette di apprezzare alcuni importanti dettagli del radiatore 100. In particolare, si evince dalla figura 4 che ognuna delle calotte di mandata 102 è formata da due semi gusci contrapposti 102s e 102d uniti insieme in modo da formare un elemento cavo e in particolare in modo da definire sedi di alloggiamento, ognuna di forma corrispondente a quella della sezione trasversale di un componente tubolare 101. In questo modo, come anticipato precedentemente, la porzione di estremità di un componente tubolare 101 potrà essere alloggiata nella sede di alloggiamento della calotta 102 definita dai due semigusci contrapposti e uniti 102s e 102d. Inoltre, ognuno dei due semigusci 102s e 102d comprende una porzione sostanzialmente a semicerchio atta ad alloggiare il collettore superiore 104. In particolare, il collettore superiore 104 è anch’esso formato da due semigusci contrapposti di cui solamente il semiguscio 104s è rappresentato nella figura. Il collegamento reciproco delle calotte di mandata 102 si ottiene quindi disponendo i due semigusci del collettore contrapposti uno all’altro in modo da definire un elemento sostanzialmente tubolare e disponendoli nelle sedi semicircolari delle calotte. Ovviamente, la tenuta del radiatore in modo da evitare perdite di fluido refrigerante può essere ottenuta mediante diverse soluzioni tra quelle note nella tecnica ad esempio mediante saldatura, incollatura eccetera delle varie parti componenti. Dette soluzioni non rientrano nell’ambito della presente invenzione per cui se ne omette una descrizione dettagliata per ragioni di sintesi. Quanto esposto relativamente alle calotte superiore o di mandata 102 e al collettore superiore o di mandata 104 si applica ovviamente anche alle calotte di ritorno 103 ed il collettore di ritorno 105.

Tra i materiali utilizzabili per la realizzazione del radiatore 100 secondo la presente invenzione vanno citati senz’altro l’alluminio e/o le leghe leggere a base di alluminio. In particolare, materiali con conducibilità termica superiore a 100W/m K hanno dimostrato essere tra i più adatti. L’alluminio è infatti caratterizzato da una conducibilità termica elevata ed è quindi particolarmente adatto per la realizzazione dei componenti tubolari 101 che, come si vedrà nel seguito, possono essere convenientemente realizzati mediante taglio di porzioni di lunghezza predefinita di profilati, ad esempio estrusi. Allo stesso modo, l’alluminio e/o le leghe leggere possono essere utilizzati per la realizzazione delle calotte 102, 103 e/o dei collettori 104 e 105 essendo l’alluminio particolarmente conveniente per la realizzazione dei semi gusci sia delle calotte che dei collettori. Ovviamente, evidenti vantaggi in termini di riduzione e/o contenimento del peso si ottengono utilizzando ralluminio e/o le leghe leggere.

Come anticipato in precedenza, in figura 5 è rappresentata una caratteristica molto importante del radiatore secondo la presente invenzione; la figura 5 mostra infatti una vista in sezione trasversale di uno dei componenti tubolari 101 del radiatore. Detto componente tubolare 101 ha una sezione trasversale di forma sostanzialmente ellittica, vale a dire con due porzioni curve contrapposte unite una all’altra in corrispondenza di due vertici opposti. Il tubo 101 a sezione trasversale sostanzialmente ellittica definisce quindi un volume interno V atto a contenere un fluido (ad esempio olio) refrigerante permettendone la circolazione al proprio interno (sostanzialmente da una estremità all’altra del tubo 101 e quindi perpendicolarmente al piano della figura 5). Dalla superficie esterna del componente tubolare 101 , in particolare dalla superficie esterna di ognuna delle porzioni curve e contrapposte del tubo 101 si estendono delle nervature principali esterne 120 in direzione sostanzialmente perpendicolare al piano di simmetria P del corpo principale a sezione sostanzialmente ellittica del tubo 101. Dette nervature o alette esterne 120 hanno ognuna la forma, in sezione trasversale e quindi parallela al piano della figura), sostanzialmente di un anello ovale, con due porzioni della superficie esterna piane e parallela raccordate da una porzione curva di estremità. Si evince quindi che, per mezzo delle nervature esterne principali 120, risulterà aumentata la superficie radiante del componente tubolare 101 , per cui risulterà ovviamente migliorata anche l’efficienza dissipativa del componente 101. Ovviamente, sia il numero che la forma e la dislocazione delle nervature principali esterne, nonché le loro dimensioni (lunghezza perpendicolarmente al piano P e larghezza parallelamente al piano P) potranno variare a seconda delle esigenze e/o circostanze nonché delle particolari applicazioni alle quali il radiatore potrà essere destinato. Ad esempio, la forma ad anello ovale (in sezione trasversale) delle nervature 120 potrà variare essendo possibile anche prevedere nervature di forma diversa dello stesso componente 101. La dislocazione delle nervature e l’interasse reciproco potranno altresì variare essendo ad esempi^ possibile prevedere nervature che si estendono formando un angolo rispetto al piano P diverso da un angolo retto, nonché nervature 120 che si estendono verso l’esterno in corrispondenza o in prossimità dei vertici del corpo principale a sezione sostanzialmente ellittica.

Nella figura 5 sono inoltre rappresentate due nervature interne 121 che si estendono dalla superficie interna del componente 101 ognuna in corrispondenza di uno dei vertici dell’ellisse e aventi sostanzialmente lo scopo di aumentare la rigidità del componente 101. Va notato che, nella forma di realizzazione rappresentata nella figura 5, le estremità delle nervature 120 che si estendono dalla superficie esterna di una delle porzioni curve del componente 101 giacciono su di un piano PI , mentre le estremità delle nervature che si estendono dalla superficie esterna dell'altra porzione curva (opposta alla prima) giacciono su un piano P2 parallelo al piano PI , i piani P I e P2 essendo quindi paralleli al piano di simmetria P del tubo 101 .

Due sono quindi i fattori che permettono secondo la presente invenzione di migliorare l’efficienza dissipativa del radiatore, vale a dire la presenza delle nervature o alettature esterne longitudinali (ove per longitudinali si intende che le nervature o alettature o alette si estendono in direzione parallela alla estensione longitudinale del componente tubolare), nonché eventualmente l’uso dell’alluminio o di una lega a base di alluminio per la realizzazione dei componenti tubolari 101 che migliora la trasmissione del calore dal fluido di raffreddamento al componente tubolare 101. Inoltre, l’uso deH’alluminio permette di utilizzare porzioni di lunghezza predefinita di profilati ad esempio estrusi, con evidenti vantaggi in termini di operazioni di assemblaggio del radiatore semplificate e a costi contenuti. In sostanza, sarà sufficiente tagliare porzioni di profilati di lunghezza predefinita e assemblarli assieme alle calotte e ai collettori come precedentemente descritto.

Dalla figura 3 è peraltro apprezzabile che l’estensione longitudinale delle nervature esterne o alette 120 è inferiore alla estensione totale del componente tubolare 101 ; si evince infatti dalla figura 3 che le nervature 120 sono presenti solo sulla porzione centrale di ogni componente tubolare 101 mentre sono assenti in corrispondenza delle sue porzioni di estremità. In questo modo, le porzioni di estremità del componente tubolare 101 possono essere più facilmente alloggiate nelle rispettive calotte di mandata 102 e di ritorno 103. Ovviamente, nel caso di realizzazione dei componenti tubolari mediante taglio di porzioni di lunghezza predefinita di un profilato sarà necessario rimuovere le nervature o alette 120 in corrispondenza delle estremità di ogni porzione, operazione questa che può essere peraltro facilmente eseguita mediante soluzioni note, quali ad esempio fresatura o operazioni simili.

Nella forma di realizzazione rappresentata nella figura 6 (in cui parti componenti già descritte in precedenza con riferimento ad altre figure sono identificate dagli stessi numeri di riferimento), la differenza rispetto alla forma di realizzazione della figura 5 è data dalla forma delle due nervature interne opposte 121 che in questo caso si estendono più marcatamente verso l’interno del componente tubolare 101 rispettivamente dai suoi due vertici opposti. In questo caso, le due nervature 121 , oltre ad aumentare la rigidità del componente tubolare 101 permettono anche di aumentare la superficie interna del componente tubolare 101 a contatto con l’olio di raffreddamento, con evidenti vantaggi in termini di migliorata trasmissione del calore dall'olio al componente 101 , e quindi di dissipazione del calore dal componente 101 verso l'esterno. Ovviamente, anche in questo caso, sia la forma che le dimensioni e la dislocazione delle nervature interne potranno variare a seconda delle esigenze e circostanze.

Una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione è rappresentata nella figura 7 nella quale, come al solito, parti componenti o caratteristiche già descritte in precedenza con riferimento ad altre figure, sono identificate dagli stessi numeri di riferimento. In questo caso, il componente tubolare 101 comprende una pluralità di ulteriori nervature interne 122 in aggiunta alle nervature interne 121 che si estendono verso l’interno ognuna da uno dei due vertici della componente tubolare 101 a sezione sostanzialmente ellittica. In particolare, le nervature interne 122 si estendono dalle superfici interne opposte rispettivamente delle due porzioni curve del componente 100 tubolare 101. Aumentando il numero delle nervature interne, nonché eventualmente la forma, le dimensioni e la dislocazione delle stesse, si aumenta ulteriormente la superficie interna del componente tubolare 101 a contatto con il fluido refrigerante e quindi la trasmissione del calore dal fluido refrigerante al componente tubolare che viene quindi dissipato verso l’esterno grazie alla conducibilità termica del materiale e alle nervature esterne 120 precedentemente descritte.

La soluzione adottata secondo la ulteriore forma di realizzazione rappresentata nella figura 8 permette di migliorare ulteriormente la dissipazione del calore dalla componente tubolare 101 verso l’esterno. In questo caso infatti, le nervature principali esterne 120 (una o più di esse seconda delle esigenze e/o delle circostanze) sono dotate ognuna di nervature esterne secondarie 123 (in numero e di dimensioni e forme variabili) che si estendono dalle superfici esterne piane e opposte della nervatura principale 120 in direzione sostanzialmente perpendicolare all’estensione longitudinale della nervatura principale esterna 120, e quindi sostanzialmente parallelamente al piano di simmetria del componente tubolare a sezione sostanzialmente ellittica 101. Ovviamente, anche la direzione secondo la quale si estendono le nervature o alette esterne secondarie 123 potrà variare a seconda delle esigenze e/o circostanze. Ad esempio, nella figura 10 è rappresentata una forma di realizzazione particolare in cui le nervature esterne principali 120 (una o più di esse) comprendono ognuna due nervature secondarie 125 che si estendono dalla estremità libera (opposta al corpo principale del componente tubolare 101) della nervatura 120 secondo angoli predefiniti, in particolare in modo da conferire alla nervatura 120 una forma sostanzialmente a Y secondo una vista in sezione trasversale.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione rappresentata nella figura 9, il componente tubolare 101 è dotato di nervature interne 124 che si estendono tra le due superfici opposte interne rispettivamente delle due porzioni curve del corpo principale del componente tubolare 101 , dette nervature essendo eventualmente collegate tra di loro ad esempio come mostrato nella figura 9 mediante una porzione di collegamento o raccordo sostanzialmente parallela all’asse longitudinale di simmetria del componente tubolare 101.

Si è quindi dimostrato per mezzo della descrizione precedente che il radiatore secondo la presente invenzione permette di superare o almeno minimizzare gli inconvenienti dei radiatori secondo l’arte nota, e quindi di raggiungere gli scopi prefissati. In particolare, il radiatore secondo la presente invenzione sarà caratterizzato da elevata efficienza dissipativa (grazie alle nervature o alette interne e/o esterne dei componenti tubolari) ed eventualmente grazie alla realizzazione dei componenti tubolari stessi in alluminio o in una lega a base di alluminio. Il radiatore secondo la presente invenzione sarà inoltre assemblabile mediante operazioni semplici e poco costose, in particolare nel caso in cui i componenti tubolari vengano ricavati da profilati (ad esempio estrusi) mediante taglio di porzioni di lunghezza predefinita. E ancora, il radiatore secondo la presente invenzione sarà caratterizzato da elevata resistenza alla corrosione nonché da peso e ingombro ridotti o contenuti.

Ovviamente, benché il radiatore secondo la presente invenzione sia stato chiarito mediante la descrizione delle sue forme di realizzazione rappresentate nelle figure, la presente invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte e rappresentate nelle figure. Ad esempio, apparirà ovvio a coloro esperti nel ramo che le soluzioni descritte e rappresentate potranno essere variati e/o combinate tra di loro; ad esempio, mentre le nervature o alette esterne 120 e 123 sono rappresentate in figura 8 in combinazione con le nervature interne 121 , tutte le possibili forme, dimensioni e dislocazioni delle nervature interne 121 potranno essere combinate con le nervature esterne 120 e 123 della figura 8. Allo stesso modo, tutte le possibili nervature esterne descritte potranno essere combinate con una o più delle soluzioni relative alle nervature interne.

Infine, secondo una forma di realizzazione non rappresentata nelle figure, le nervature o alette esterne potranno essere almeno parzialmente cave vale a dire tali da definire ognuna un volume interno che comunica con il volume interno del corpo principale del componente tubolare.

L’invenzione concerne inoltre un trasformatore elettrico preferibilmente raffreddato ad olio comprendente un elemento radiatore in cui detto elemento radiatore è realizzato secondo quanto descritto in precedenza.

Sebbene la presente invenzione sia stata chiarita precedentemente per mezzo della descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione rappresentate nelle tavole di disegno, la presente invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte precedentemente e rappresentate nelle tavole di disegno; al contrario, ulteriori varianti delle forme di realizzazione descritte rientrano nello scopo della presente invenzione, scopo definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Elemento radiatore (100) atto ad esempio al raffreddamento ad olio di trasformatori elettrici, detto elemento radiatore (100) comprendendo almeno un componente tubolare ( 101) atto a contenere un fluido di raffreddamento e a permetterne la circolazione tra le proprie due estremità opposte, caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente tubolare (101) comprende una pluralità di nervature longitudinali esterne principali (120) di sezione trasversale predefinita, sporgenti dalla superficie esterna di detto almeno un componente (101).
2. Elemento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente (101) è realizzato in alluminio o in una lega di alluminio o con un materiale avente una conducibilità termica superiore a 100 W/m K.
3. Elemento secondo una delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente (101) è ottenuto da una porzione di lunghezza predefinita di un profilato, ad esempio un profilato estruso.
4. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente (101) ha sezione trasversale sostanzialmente ellittica.
5. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di detti componenti ( 101 ).
6. Elemento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti componenti (101) sono suddivisi in gruppi di numero predefinito, i componenti (101) di ogni singolo gruppo essendo comunicanti tra di loro per mezzo di una prima calotta di mandata (102) e di una seconda calotta di ritorno (103) comunicanti rispettivamente con le estremità opposte di ognuno di detti componenti (101), le calotte di mandata (102) di ogni gruppo essendo reciprocamente in comunicazione mediante un collettore di mandata ( 104), le calotte di ritorno (103) di ogni gruppo essendo reciprocamente in comunicazione mediante un collettore di ritorno (105).
7. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette nervature esterne principali (120) di detto almeno un componente tubolare (101) ha sezione trasversale sostanzialmente a forma di anello ovale.
8. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette nervature esterne principali (120) di detto almeno un componente tubolare (101) comprende una pluralità di nervature secondarie esterne (123, 125) che si estendono dalla superficie esterna di detta almeno una nervatura principale esterna (120).
9. Elemento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta almeno una nervatura esterna principale (120) di detto almeno un componente tubolare comprende due nervature secondarie esterne ( 125) che si estendono dall'estremità libera di detta almeno una nervatura principale esterna (120) opposta a detto componente tubolare (101 ) in modo da formare un angolo interno predefinito.
10. Elemento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta almeno una nervatura principale esterna (120) di detto almeno un componente tubolare (101) comprende due nervature secondarie esterne (123) che si estendono rispettivamente dalle superfici esterne opposte di detta almeno una nervatura principale (120).
1 1. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente tubolare (101) comprende una pluralità di nervature longitudinali interne (121) di sezione trasversale predefinita, sporgenti dalla superficie interna di detto almeno un componente (101).
12. Elemento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che almeno due di dette nervature interne (121) sporgono rispettivamente da porzioni contrapposte della superficie interna di detto almeno un componente (101).
13. Elemento secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che dette almeno due nervature interne (121) si estendono rispettivamente dai vertici opposti di detto almeno un componente tubolare ( 101 ) a sezione trasversale ellittica.
14. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 1 1 a 13, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette nervature interne si estende tra porzioni contrapposte della superficie interna di detto almeno un componente tubolare (101 ).
15. Elemento secondo una delle rivendicazioni da 4 a 14, caratterizzato dal fatto che le estremità libere delle nervature secondarie esterne ( 120) di detto almeno un componente tubolare ( 101 ) che si estendono da almeno una delle superfici esterne contrapposte di detto componente a sezione trasversale sostanzialmente ellittica giacciono rispettivamente su di un piano parallelo al piano principale di simmetria P di detto almeno un componente tubolare ( 101 ).