ITVR20000075A1

ITVR20000075A1 - TUBE BAND HEAT EXCHANGER WITH DIRECT EXPANSION OR DRY OF STANDARD CONSTRUCTION AND SIMPLE MAINTENANCE.

Info

Publication number: ITVR20000075A1
Application number: IT2000VR000075A
Authority: IT
Inventors: Bruno Benetton; Giorgio Lunardi
Original assignee: Bruno Benetton; Giorgio Lunardi
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2002-02-02
Also published as: ITVR20000075A0; IT1314423B1

Description

SCAMBIATORE DI CALORE A FASCIO TUBIERO AD ESPANSIONE DIRETTA O A SECCO DI COSTRUZIONE STANDARD E DI SEMPLICE MANUTENZIONE DIRECT OR DRY EXPANSION BUNDLE AND TUBE HEAT EXCHANGER OF STANDARD CONSTRUCTION AND SIMPLE MAINTENANCE

DESCRIZIONE DESCRIPTION

.La presente invenzione si riferisce ad uno scambiatore di calore a fascio tubiero ad espansione diretta o a secco di costruzione standard e di semplice manutenzione. The present invention relates to a direct expansion or dry shell and tube heat exchanger of standard construction and easy maintenance.

Attualmente, gli scambiatori di calore a fascio tubiero maggiormente utilizzati in ambito industriale sono di due tipi, ossia ad espansione diretta o a secco e ad allagamento di liquido. Currently, the most commonly used shell and tube heat exchangers in the industrial field are of two types, namely direct or dry expansion and liquid flooding.

Gli scambiatori ad espansione diretta oggi più diffusi comprendono, generalmente, un gruppo di testa comprendente una piastra tubiera ed una testata montata a tenuta alla piastra tubiera e delimitante con essa una camera di entrata ed una di uscita rispettivamente comunicanti con l’alimentazione e lo scarico di un fluido refrigerante, un fascio di tubi scambiatori piegati ad U e montati sul gruppo di testa ognuno con estremità longitudinali comunicanti rispettivamente con la camera di entrata e con quella di uscita ed un mantello esterno atto ad avvolgere il suddetto fascio di tubi scambiatori e a delimitare esternamente ad essi una camera accumulo. The most common direct expansion heat exchangers today generally comprise a head unit comprising a tube plate and a head mounted tightly to the tube plate and delimiting with it an inlet and an outlet chamber respectively communicating with the supply and discharge. of a refrigerant fluid, a bundle of U-bent heat exchanger tubes mounted on the head unit, each with longitudinal ends communicating respectively with the inlet and outlet chambers, and an external casing suitable for wrapping the aforementioned bundle of exchanger pipes and delimiting outside them an accumulation chamber.

Il funzionamento di uno scambiatore di calore come quello sopra descritto consiste nel far scorrere all'interno dei tubi scambiatori un liquido refrigerante e nel far attraversare la camera di accumulo da un fluido da raffreddare in modo tale da ottenere uno scambio di calore tra il fluido da raffreddare, il quale abbassa la sua temperatura, ed il fluido refrigerante, il quale si riscalda fino ad evaporare. The operation of a heat exchanger such as the one described above consists in making a refrigerant liquid flow inside the exchanger tubes and in making a fluid to be cooled through the storage chamber in such a way as to obtain a heat exchange between the fluid to be cooled. cooling, which lowers its temperature, and the refrigerant fluid, which heats up to evaporate.

Frequentemente, all'interno del mantello vengono installati dei diaframmi ortogonalmente ai tubi scambiatori al fine di elevare la turbolenza del fluido da raffreddare ed ottenere così coefficienti di convezione termica più elevati. Diaphragms are frequently installed inside the shell orthogonally to the exchanger tubes in order to increase the turbulence of the fluid to be cooled and thus obtain higher thermal convection coefficients.

Come è possibile intuire da quanto appena esposto, gli scambiatori ad espansione diretta o a secco presentano anzitutto particolari difficoltà costruttive dovute alla necessità di garantire un accoppiamento a tenuta perfetta tra i diversi elementi che la compongono, in particolare tra la testata e la piastra tubiera al fine di ridurre al minimo le perdite di fluido refrigerante e tra i tubi scambiatori ed il gruppo di testa per evitare che il fluido da raffreddare ed il fluido refrigerante entrino a contatto. As it is possible to guess from the above, direct expansion or dry heat exchangers first of all present particular constructive difficulties due to the need to guarantee a perfect seal coupling between the different elements that compose them, in particular between the head and the tube plate in order to to minimize the losses of refrigerant fluid and between the exchanger pipes and the head unit to prevent the fluid to be cooled and the refrigerant fluid from coming into contact.

Inoltre, oltre alle difficoltà di tipo costruttivo sopra menzionate, uno scambiatore di calore a secco presenta l'inconveniente di richiedere una manutenzione operativamente complessa. Il fluido da raffreddare che scorre entro la camera di accumulo tende infatti a formare depositi di calcare, i quali provocano una drastica riduzion della superficie di scambio termico con il fluido refrigerante con conseguente perdita di carico e di potenza frigorifera dell'intero impianto. Inoltre, la manutenzione di uno scambiatore a secco impone di smontare completamente il fascio di tubi scambiatori dal mantello esterno al fine di consentire l'eliminazione delle incrostazioni, operazione che richiede costi e tempi di realizzazione particolarmente elevati. Furthermore, in addition to the constructional difficulties mentioned above, a dry heat exchanger has the drawback of requiring operationally complex maintenance. The fluid to be cooled that flows inside the accumulation chamber tends to form limescale deposits, which cause a drastic reduction of the heat exchange surface with the refrigerant fluid with consequent loss of load and cooling capacity of the entire system. Furthermore, the maintenance of a dry exchanger requires the complete disassembly of the bundle of exchanger tubes from the outer shell in order to allow the elimination of encrustations, an operation that requires particularly high costs and production times.

In alternativa alla procedura appena esposta, per l'operazione di pulitura di uno scambiatore a secco si ricorre spesso all'uso di solventi, i quali, fatti scorrere all'interno della camera di accumulo al posto del fluido da raffreddare, sono in grado di sciogliere le incrostazioni. As an alternative to the procedure just described, for the cleaning operation of a dry exchanger, solvents are often used, which, made to flow inside the accumulation chamber instead of the fluid to be cooled, are able to dissolve the encrustations.

La pulitura tramite solventi, se da un lato consente di ridurre tempi e costi di manutenzione, dall'altro può provocare gravi danni alla struttura dello scambiatore di calore, in quanto l'aggressività chimica dei solventi tende, nel tempo, a corrodere le pareti dei tubi scambiatori (le quali sono già in origine particolarmente sottili) fino a portare al completo inutilizzo dell'intero impianto. Cleaning with solvents, if on the one hand it allows to reduce maintenance times and costs, on the other hand it can cause serious damage to the structure of the heat exchanger, as the chemical aggressiveness of the solvents tends, over time, to corrode the walls of the heat exchanger tubes (which are originally particularly thin) until the entire system is completely inoperable.

Come già accennato all'inizio, oltre agli scambiatori ad espansione diretta a secco sono oggi utilizzati scambiatori cosiddetti ad allagamento di liquido, i quali sono in genere costituiti da una fascio compatto di tubi scambiatori fissati alle estremità, ad esempio per mandrinatura o, meno frequentemente, per saldatura, su due piastre tubiere di forma preferibilmente circolare ed alloggiati all'interno di un corpo cilindrico detto mantello o fasciame. Due opportune testate di estremità distribuiscono il fluido da refrigerare entro i suddetti tubi scambiatori, mentre il fluido refrigerante è destinato a scorre esternamente ai tubi scambiatori e aH'interno del mantello. As already mentioned at the beginning, in addition to dry direct expansion exchangers, so-called liquid flooding exchangers are now used, which generally consist of a compact bundle of exchanger tubes fixed at the ends, for example by rolling or, less frequently , by welding, on two tube plates of preferably circular shape and housed inside a cylindrical body called shell or plating. Two suitable end heads distribute the fluid to be cooled within the aforementioned exchanger tubes, while the refrigerant fluid is destined to flow externally to the exchanger tubes and inside the shell.

Gli scambiatori ad allagamento di liquido appena descritti, se da un lato risultano costruttivamente più semplici da realizzare e presentano, a parità di ingombro, una superficie totale di scambio termico più elevata rispetto agli scambiatori a secco, dall'altro lato hanno l'inconveniente di richiedere quantità molto maggiori di fluido refrigerante per ottenere la stessa potenza frigorifera. The liquid flooded exchangers just described, if on the one hand they are constructively simpler to make and have, with the same size, a higher total heat exchange surface than dry exchangers, on the other hand they have the drawback of require much larger quantities of refrigerant fluid to obtain the same cooling capacity.

Scopo principale della presente invenzione è quello di mettere a disposizione uno scambiatore di calore a fascio tubiero ad espansione diretta o a secco in grado di eliminare o sostanzialmente ridurre gli inconvenienti sopra lamentati relativi agli scambiatori di calore attualmente utilizzati. The main object of the present invention is to provide a direct or dry expansion tube bundle heat exchanger capable of eliminating or substantially reducing the drawbacks mentioned above relating to the heat exchangers currently used.

Uno scopo importante della presente invenzione è che nel suddetto scambiatore di calore i tubi scambiatori, attraverso i quali è destinato a scorrere il liquido da raffreddare, risultino facilmente ispezionabili e scovolabili così da consentire una regolare e frequente manutenzione senza arrecare danno allo scambiatore. An important object of the present invention is that in the aforementioned heat exchanger the exchanger tubes, through which the liquid to be cooled is intended to flow, can be easily inspected and cleaned so as to allow regular and frequent maintenance without causing damage to the exchanger.

Un altro scopo della presente invenzione è che il suddetto scambiatore di calore possa essere realizzato tramite un processo di fabbricazione standard con conseguente riduzione dei tempi e dei costi costruttivi. Another object of the present invention is that the aforementioned heat exchanger can be made by means of a standard manufacturing process with a consequent reduction in construction times and costs.

Un scopo ancora della presente invenzione è che il suddett scambiatore di calore possa funzionare sia come evaporatore che come condensatore di liquido refrigerante, consentendo di realizzare entro lo stesso impianto sia il raffreddamento che il riscaldamento di un liquido secondario. Another object of the present invention is that the aforesaid heat exchanger can function both as an evaporator and as a condenser of refrigerant liquid, allowing both cooling and heating of a secondary liquid to be carried out within the same system.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è che il suddetto scambiatore di calore abbia una configurazione tale da non permettere che il liquido refrigerante ed il liquido secondario vengano a contatto e da permettere il recupero delle eventuali perdite di liquido refrigerante. A further object of the present invention is that the aforesaid heat exchanger has a configuration such as not to allow the refrigerant liquid and the secondary liquid to come into contact and to allow the recovery of any losses of refrigerant liquid.

Non ultimo scopo della presente invenzione è che con il suddetto scambiatore di calore sia richiesta una quantità inferiore di liquido refrigerante a parità di potenza termica scambiata dagli scambiatori attualmente utilizzati così da ridurre i costi di esercizio dell'intero impianto. Not least object of the present invention is that with the aforementioned heat exchanger a lower quantity of refrigerant liquid is required for the same thermal power exchanged by the exchangers currently used, so as to reduce the operating costs of the entire plant.

Questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito vengono raggiunti da uno scambiatore di calore comprendente un primo ed un secondo gruppo di supporto ognuno formato da una piastra tubiera interna, una piastra tubiera esterna ed un distanziatore atto a collegarle a tenuta così da delimitare una rispettiva intercapedine di testa, un fascio di tubi esterni presentanti estremità vincolate a tenuta a dette piastre tubiere interne appartenenti rispettivamente a detto primo e a detto secondo gruppo di supporto così da risultare comunicanti con dette intercapedini di testa ed una prima ed una seconda testata ciascuna accoppiata a tenuta con detta piastra esterna rispettivamente di detto primo e di detto secon gruppo di supporto e da banda opposta rispetto alla rispettiva piastra tubiera interna, detto scambiatore di calore essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un tubo ispezionabile scovolabile previsto internamente a ciascun tubo esterno c supportato da dette piastre esterne rispettivamente di detto primo e di detto secondo gruppo di supporto così da risultare comunicante con detta prima e detta seconda testate, il o ciascun tubo ispezionabile scovolabile essendo destinato ad essere percorso da un liquido da raffreddare e a delimitare con il rispettivo tubo esterno un'intercapedine anulare, entro la quale è destinato a scorrere, in uso, il fluido refrigerante. These and other purposes, which will become clearer hereinafter, are achieved by a heat exchanger comprising a first and a second support group each consisting of an internal tube plate, an external tube plate and a spacer adapted to seal them together so as to delimit a respective head cavity, a bundle of external tubes having ends tightly bound to said internal tube plates belonging respectively to said first and said second support group so as to be communicating with said head cavities and a first and a second head each coupled to sealed with said external plate respectively of said first and said second support group and from the opposite band with respect to the respective internal tube plate, said heat exchanger being characterized in that it comprises at least one inspectable pipe that can be inspected and brushed inside each external and supported tube from said pi external rods respectively of said first and said second support group so as to be communicating with said first and said second heads, the or each pipe that can be inspected and brushed off being intended to be traversed by a liquid to be cooled and to delimit with the respective external pipe a annular interspace, within which the refrigerant fluid is intended to flow in use.

Vantaggiosamente, lo scambiatore di calore comprende un mantello o fasciame montato a tenuta tra dette piastre tubiere interne rispettivamente di detto primo e di detto secondo gruppi di supporto così da avvolgere detto fascio di tubi esterni e da delimitare con essi una camera di accumulo e scarico di detto fluido refrigerante, detta camera di accumulo e scarico essendo comunicante con almeno una di dette intercapedini di testa e con l'esterno per convogliare verso l'esterno sia il fluido refrigerante al termine del suo ciclo di lavoro sia il fluido refrigerante proveniente da dette intercapedini di testa in caso di perdite. Advantageously, the heat exchanger comprises a shell or plating mounted hermetically between said internal tube plates respectively of said first and said second support groups so as to wrap said bundle of external tubes and to define with them an accumulation and discharge chamber of said refrigerant fluid, said accumulation and discharge chamber being communicating with at least one of said head cavities and with the outside to convey both the refrigerant fluid at the end of its working cycle and the refrigerant fluid coming from said cavities towards the outside of head in case of losses.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di un esempio attualmente preferito di realizzazione, dato a titolo puramente illustrativo e non limitativo, con riferimento all'unito disegno, nel quale: Further aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of a currently preferred embodiment, given purely for illustrative and non-limiting purposes, with reference to the accompanying drawing, in which:

la FIGURA 1 illustra una vista in sezione longitudinale di uno scambiatore di calore a fascio tubiero ad espansione secca secondo la presente invenzione. Figure 1 illustrates a longitudinal sectional view of a dry expansion shell and tube heat exchanger according to the present invention.

In riferimento alla Figura sopra citata, uno scambiatore di calore secondo il trovato, indicato con il numero di riferimento 1 , comprende un primo ed un secondo gruppo di supporto e di irrigidimento 2 e 3, ognuno dei quali è composto da una piastra tubiera interna 4, da una piastra tubiera esterna 5 e da un elemento distanziatore 6 atto ad unire a tenuta ciascuna piastra tubiera interna 4 con la rispettiva piastra tubiera esterna 5 per delimitare tra di esse un'intercapedine di testa 7 ed un'intercapedine di testa 8 rispettivamente in corrispondenza del primo e del secondo gruppo di supporto e di irrigidimento 2 e 3. With reference to the aforementioned Figure, a heat exchanger according to the invention, indicated with the reference number 1, comprises a first and a second support and stiffening unit 2 and 3, each of which is composed of an internal tube plate 4 , by an external tube plate 5 and by a spacer element 6 adapted to sealingly join each inner tube plate 4 with the respective outer tube plate 5 to define between them a head gap 7 and a head gap 8 respectively in correspondence of the first and second support and stiffening groups 2 and 3.

Come si vede in Figura 1 , le piastre tubiere interne 4 presentano una pluralità di aperture passanti 9 di sezione preferibilmente circolare e di diametro e distribuzione predefiniti, in corrispondenza delle quali vengono inserite e vincolate, ad esempio tramite mandrinatura, le estremità di una corrispondente pluralità di tubi scambiatori esterni 10 realizzati, di preferenza, in rame così da ottenere un fascio tubiero 12 di tubi scambiatori esterni 10 compresi e portati, fra loro paralleli, dai gruppi di supporto e di irrigidimento 2 e 3. As can be seen in Figure 1, the inner tube plates 4 have a plurality of through openings 9 of preferably circular section and of predefined diameter and distribution, in correspondence with which the ends of a corresponding plurality are inserted and constrained, for example by means of expansion of external exchanger tubes 10 preferably made of copper so as to obtain a tube bundle 12 of external exchanger tubes 10 included and carried parallel to each other by the support and stiffening units 2 and 3.

Le piastre tubiere esterne 5 sono interessate da una pluralità di aperture passanti 13 anch'esse, di preferenza, di sezione circolare aventi diametro inferiore alle aperture passanti 10 delle piastre tubiere interne 4 ed una distribuzione ad esse equivalente cosi da permettere, nell'accoppiamento di ciascuna piastra tubiera interna 4 con la rispettiva piastra tubiera esterna 5, di disporre le rispettive aperture passanti 9 e 13 fra loro coassiali. The outer tube plates 5 are affected by a plurality of through openings 13 also preferably of circular section having a diameter smaller than the through openings 10 of the inner tube plates 4 and a distribution equivalent to them so as to allow, in the coupling of each inner tube plate 4 with the respective outer tube plate 5, to arrange the respective through openings 9 and 13 coaxial with each other.

Lo scambiatore di calore 1 è inoltre dotato di un fascio di tubi scambiatori interni 14 anch'essi preferibilmente in rame, ognuno alloggiato all'interno di un rispettivo tubo scambiatore esterno 10 e di lunghezza maggiore rispetto ad esso cosi da consentire l’accoppiamento delle sue estremità longitudinali con le piastre tubiere esterne 5 rispettivamente del primo e del secondo gruppi di supporto e di irrigidimento 2 e 3, anche in questo caso tramite, di preferenza, un processo di mandrinatura. The heat exchanger 1 is also equipped with a bundle of internal exchanger tubes 14 also preferably made of copper, each housed inside a respective external exchanger tube 10 and longer than it so as to allow the coupling of its longitudinal ends with the outer tube plates 5 of the first and second support and stiffening units 2 and 3 respectively, also in this case preferably by means of a rolling process.

Nella configurazione dello scambiatore di calore 1 sopra descritta, i tubi scambiatori interni 14 destinati, in uso, ad essere attraversati da un fluido da raffreddare (identificato con la lettera A) presentano un diametro sufficientemente ampio da risultare ispezionabili e scovolabili per mezzo, ad esempio, di spazzole cilindriche, permettendo una loro frequente ed efficace manutenzione senza la necessità di smontare l'intero fascio tubiero 12 dai gruppi di supporto e di irrigidimento 2 e 3 c senza il rischio di danneggiare la struttura e quindi compromettere la funzionalità dello scambiatore 1. In the configuration of the heat exchanger 1 described above, the internal exchanger tubes 14 intended, in use, to be crossed by a fluid to be cooled (identified with the letter A) have a diameter large enough to be inspected and brushed off by means, for example , of cylindrical brushes, allowing their frequent and effective maintenance without the need to disassemble the entire tube bundle 12 from the support and stiffening units 2 and 3 c without the risk of damaging the structure and therefore compromising the functionality of the exchanger 1.

Inoltre, ogni tubo scambiatore interno 14 delimita con il rispettivo tubo scambiatore esterno 10 un'intercapedine di sezione anulare 15, entro la quale è destinato a scorrere, in uso, un fluido refrigerante (indicato con la lettera B), quale, ad esempio, Freon. Furthermore, each internal exchanger tube 14 delimits with the respective external exchanger tube 10 an interspace of annular section 15, within which a refrigerant fluid (indicated with the letter B) is intended to flow, in use, such as, for example, Freon.

Alle estremità longitudinali dello scambiatore di calore 1 sono inoltre montate e fissate a tenuta, ad esempio per mezzo di viti 22, alle piastre tubiere esterne 5 e da banda opposta rispetto alle piastre tubiere interne 4 una testata anteriore 16 ed una testata posteriore 17 atte ad accumulare è distribuire il fluido da raffreddare A all'interno dei tubi scambiatori interni 13 e a convogliarlo verso l'esterno una volta raggiunta la temperatura desiderata. At the longitudinal ends of the heat exchanger 1, a front head 16 and a rear head 17 suitable for to accumulate is to distribute the fluid to be cooled A inside the internal exchanger tubes 13 and to convey it towards the outside once the desired temperature has been reached.

Come è illustrato in Figura, infatti, i tubi scambiatori interni 14 sono in comunicazione con entrambe le testate anteriore 16 e posteriore 17, mentre i tubi scambiatori esterni 10 comunicano con entrambe le intercapedini di testa 7 e 8. As shown in the Figure, in fact, the internal exchanger tubes 14 are in communication with both the front 16 and rear 17 heads, while the external exchanger tubes 10 communicate with both the head cavities 7 and 8.

Vantaggiosamente, tra il primo ed il secondo gruppo di supporto e di irrigidimento 2 e 3 è previsto un mantello o fasciame cilindrico 20 presentante estremità longitudinali vincolate, preferibilmente tramite saldatura, alle piastre tubiere interne 4 così da avvolgere il fascio tubiero 12 di tubi scambiatori esterni 10 e da delimitare con essi e con le piastre tubiere interne 4 una camera di accumulo 21 atta ad accogliere, in uso, il fluido refrigerante B al termine del suo ciclo di lavoro. Essa infatti può essere dotata di una coppia di attacchi 24a e 24b rispettivamente per l'immissione e lo scarico del fluido refrigerante B allo stato di vapore e fungere, in questo modo, da separatore di aspirazione per lo scambiatore di calore 1. Advantageously, between the first and second support and stiffening units 2 and 3 there is provided a shell or cylindrical plating 20 having longitudinal ends constrained, preferably by welding, to the inner tube plates 4 so as to wrap the tube bundle 12 of external exchanger tubes 10 and to delimit with them and with the inner tube plates 4 an accumulation chamber 21 able to receive, in use, the refrigerant fluid B at the end of its working cycle. In fact, it can be equipped with a pair of connections 24a and 24b respectively for the inlet and discharge of the refrigerant fluid B in the vapor state and thus act as a suction separator for the heat exchanger 1.

Inoltre, la camera di accumulo 21 è particolarmente vantaggiosa in quanto consente di recuperare eventuali perdite di fluido refrigerante B che si verifichino in corrispondenza delle zone di giunzione tra i tubi scambiatori esterni 10 e le piastre tubiere interne 4. Furthermore, the accumulation chamber 21 is particularly advantageous in that it allows to recover any losses of refrigerant fluid B which occur at the junction areas between the external exchanger tubes 10 and the internal tube plates 4.

Al fine di garantire un maggior scambio termico tra il fluido refrigerante B ed il fluido da raffreddare A, all'interno dell'intercapedine di testa 7 può essere previsto un diaframma 25 atto a delimitare in essa una camera di entrata 26 ed una camera di uscita 28 entrambe dotate di un rispettivo attacco 27a e 27b rispettivamente per l'immissione e lo scarico del fluido refrigerante B entro e dalla intercapedine di testa 7. In order to ensure a greater heat exchange between the refrigerant fluid B and the fluid to be cooled A, a diaphragm 25 can be provided inside the head interspace 7 to delimit an inlet chamber 26 and an outlet chamber therein. 28 both equipped with a respective connection 27a and 27b for the introduction and discharge of the refrigerant fluid B into and from the head interspace 7, respectively.

Il fluido refrigerante B, immesso, in uso, ad una predefinita pressione all'interno della camera di entrata 26 attraverso l'attacco 27a, viene quindi vantaggiosamente forzato a scorrere entro le intercapedini anulari 15 comunicanti con la camera di entrata 26 dell'intercapedine di testa 7 fino a raggiungere l'intercapedine di testa 8. Successivamente, il fluido refrigerante B è costretto a percorrere le intercapedini anulari 15 non interessate dal flusso di andata, costituendo un flusso di ritorno diretto alla camera di uscita 28 dell'intercapedine di testa 7. The refrigerant fluid B, introduced, in use, at a predefined pressure inside the inlet chamber 26 through the connection 27a, is then advantageously forced to flow within the annular cavities 15 communicating with the inlet chamber 26 of the interspace. head 7 until it reaches the head interspace 8. Subsequently, the refrigerant fluid B is forced to travel through the annular cavities 15 not affected by the outward flow, forming a direct return flow to the outlet chamber 28 of the head interspace 7 .

Collegando esternamente l'attacco 27b dell'intercapedine di testa 7 con l'attacco 24a della camera di accumulo 21 è quindi possibile convogliare il fluido refrigerante B allo stato di vapore entro la camera di accumulo 21 così da consentire l'assorbimento delle variazioni di carico termico del fluido da raffreddare e da migliorare l'efficienza dello scambiatore di calore 1. By externally connecting the connection 27b of the head interspace 7 with the connection 24a of the accumulation chamber 21 it is therefore possible to convey the refrigerant fluid B in the vapor state into the accumulation chamber 21 so as to allow the absorption of load variations. of the fluid to be cooled and to improve the efficiency of the heat exchanger 1.

Internamente alla testata anteriore 16 può essere previsto un setto divisorio 18 delimitante un vano di entrata 19a ed uno di uscita 19b atti a convogliare rispettivamente il fluido da raffreddare A proveniente da un canale di alimentazione (come indicato in Figura 1 dalla freccia X) verso un prestabilito numero di tubi scambiatori interni 14 e lo stesso fluido da raffreddare A proveniente, a fine trattamento, dai rimanenti tubi scambiatori interni 14 verso un canale esterno di raccolta (come mostra la freccia Y in Figura 1). Inside the front head 16 there can be provided a partition 18 delimiting an inlet 19a and an outlet 19b suitable for conveying respectively the fluid to be cooled A coming from a supply channel (as indicated in Figure 1 by the arrow X) towards a predetermined number of internal exchanger tubes 14 and the same fluid to be cooled A coming, at the end of the treatment, from the remaining internal exchanger tubes 14 towards an external collection channel (as shown by the arrow Y in Figure 1).

Il funzionamento di uno scambiatore di calore 1 come sopra descritto prevede anzitutto di collegare l'attacco 27a ad una sorgente esterna di fluido refrigerante B alla pressione e alla temperatura di esercizio e l'attacco 27b al resto dell'impianto frigorifero (non mostrato in Figura). The operation of a heat exchanger 1 as described above provides first of all to connect the connection 27a to an external source of refrigerant fluid B at the operating pressure and temperature and the connection 27b to the rest of the refrigeration system (not shown in Figure ).

Come già accennato in precedenza, qualora si intenda sfruttare la camera di accumulo 21 come separatore di aspirazione è necessario mettere preventivamente in comunicazione l'attacco 27b con l'attacco 24a tramite un'adeguata tubazione esterna (non mostrata in Figura). As already mentioned above, if it is intended to use the accumulation chamber 21 as a suction separator, it is necessary to put the connection 27b in communication beforehand with the connection 24a by means of an adequate external pipe (not shown in the figure).

Contemporaneamente, viene collegata l'alimentazione e lo scarico del fluido da raffreddare A rispettivamente con il vano di entrata 19a e di uscita 19b della testata anteriore 16. At the same time, the supply and discharge of the fluid to be cooled A is connected to the inlet 19a and outlet 19b space of the front head 16, respectively.

Come è illustrato in Figura 1, il fluido da raffreddare A viene dunque forzato a scorrere entro i tubi scambiatori interni 14 estendentisi dal vano di entrata 19a e corrispondenti alle intercapedini anulari 15 percorse, in uso, dal flusso di ritorno del fluido refrigerante B, fino a raggiungere la camera interna 30 della testata posteriore 17. Dalla camera interna 30 il fluido da raffreddare A viene quindi incanalato entro i rimanenti tubi scambiatori interni 14 sfocianti ne vano di uscita 19b e corrispondenti alle intercapedini anulari 15 percorse, in uso, dal flusso di andata del fluido refrigerante B per essere poi introdotto nel suddetto canale esterno di raccolta. As shown in Figure 1, the fluid to be cooled A is therefore forced to flow within the internal exchanger tubes 14 extending from the inlet compartment 19a and corresponding to the annular cavities 15 traveled, in use, by the return flow of the refrigerant fluid B, until to reach the internal chamber 30 of the rear head 17. From the internal chamber 30 the fluid to be cooled A is then channeled into the remaining internal exchanger tubes 14 leading into the outlet compartment 19b and corresponding to the annular cavities 15 crossed, in use, by the flow of flow of the refrigerant fluid B to be then introduced into the aforementioned external collection channel.

In questo modo, il fluido refrigerante B immesso nella camera di entrata 26 dell'intercapedine di testa 7 e focato a scorrere entro le intercapedini anulari 15 prima in direzione dell'intercapedine di testa 8 e poi verso la camera di uscita 28 realizza quindi uno scambio termico con il fluido da raffreddare A secondo una disposizione cosiddetta in contro-corrente. In this way, the refrigerant fluid B introduced into the inlet chamber 26 of the head interspace 7 and focussed to flow within the annular interspace 15 first in the direction of the head interspace 8 and then towards the outlet chamber 28 thus realizes an exchange with the fluid to be cooled A according to a so-called counter-current arrangement.

Infatti, lungo il suo percorso attraverso le intercapedini anulari 15 il fluido refrigerante B assorbe progressivamente calore dal fluido da raffreddare A e si riscalda fino ad evaporare. Raggiunta la camera di uscita 28 dell'intercapedine di testa 7 il fluido refrigerante B allo stato di vapore viene convogliato entro la camera di accumulo 21 attraverso una tubazione esterna estendentesi dall'attacco 27b all'attacco 24a per essere quindi inviato ad un compressore (non illustrato) appartenente al suddetto impianto frigorifero. Contemporaneamente, il fluido da raffreddare A cede calore al fluido refrigerante B in modo tale da raggiungere il vano di uscita 19b della testata anteriore 16 alla temperatura desiderata. In fact, along its path through the annular cavities 15 the refrigerant fluid B progressively absorbs heat from the fluid to be cooled A and heats up to evaporate. Once the outlet chamber 28 of the head interspace 7 is reached, the refrigerant fluid B in the vapor state is conveyed into the accumulation chamber 21 through an external pipe extending from the connection 27b to the connection 24a to be then sent to a compressor (not illustrated) belonging to the aforementioned refrigeration system. At the same time, the fluid to be cooled A transfers heat to the cooling fluid B in such a way as to reach the outlet compartment 19b of the front head 16 at the desired temperature.

Invertendo il verso di percorrenza del fluido da raffreddare A lungo i tubi scambiatori interni 14 è possibile inoltre ottenere per lo scambiatore di calore 1 una disposizione in equicorrente in grado di fornire un soddisfacente scambio termico anche se leggermente inferiore rispetto alla disposizione in controcorrente sopra descritta. Secondo una configurazione diversa da quella sopra esposta, è possibile mettere in comunicazione l'intercapedine di testa 7 con la camera di accumulo 21 ricavando almeno una apertura passante (non mostrata in Figura) sulla piastra tubiera interna 4 ed in corrispondenza della camera di uscita 28. Il fluido refrigerante B al termine del proprio ciclo di lavoro passa dunque attraverso la suddetta apertura, entrando direttamente nella camera di accumulo 21 senza il bisogno di provvedere ad alcun collegamento esterno tra intercapedine di testa 7 e camera di accumulo 21. By inverting the direction of travel of the fluid to be cooled A along the internal exchanger tubes 14 it is also possible to obtain for the heat exchanger 1 a co-current arrangement capable of providing a satisfactory heat exchange even if slightly lower than the counter-current arrangement described above. According to a configuration different from the one described above, it is possible to put the head interspace 7 in communication with the accumulation chamber 21 by obtaining at least one through opening (not shown in the Figure) on the inner tube plate 4 and in correspondence with the outlet chamber 28 The refrigerant fluid B at the end of its working cycle therefore passes through the aforementioned opening, entering directly into the accumulation chamber 21 without the need to provide any external connection between the head interspace 7 and the accumulation chamber 21.

Per aumentare ulteriormente lo scambio termico tra il fluido refrigerante B ed il fluido da raffreddare A possono essere adottati all'interno dello scambiatore di calore . 1 mezzi deflettori, genericamente indicati con il numero di riferimento 31. To further increase the heat exchange between the refrigerant fluid B and the fluid to be cooled A, they can be adopted inside the heat exchanger. 1 deflector means, generally indicated with the reference number 31.

Vantaggiosamente, i mezzi deflettori 31 sono previsti all'interno delle intercapedini anulari 15 e possono essere costituiti, in casi di semplice realizzazione, da una aletta continua 32 (visibile in Figura 1), la quale risulta avvolta esternamente attorno a ciascun tubo scambiatore interno 14 e/o sulla parete interna dei tubi scambiatori esterni 10 ad andamento elicoidale così da intercettare, in uso, il flusso del fluido refrigerante B forzato a scorrere lungo le intercapedini anulari 15 e da impartire ad esso un moto turbolento atto ad accelerare la sua evaporazione e ad accrescere il suo scambio termico con il fluido da raffreddare A. Advantageously, the deflector means 31 are provided inside the annular cavities 15 and can be constituted, in cases of simple construction, by a continuous fin 32 (visible in Figure 1), which is wound externally around each internal exchanger tube 14 and / or on the internal wall of the external exchanger tubes 10 with a helical course so as to intercept, in use, the flow of the refrigerant fluid B forced to flow along the annular cavities 15 and to impart a turbulent motion to it which is suitable to accelerate its evaporation and to increase its heat exchange with the fluid to be cooled A.

I mezzi deflettori 31 possono assumere diverse configurazioni, tra le quali una di particolare interesse prevede di adottare tub scambiatori interni 14 e/o tubi scambiatori esterni 10 presentanti una o più nervature o venature sporgenti verso la rispettiva intercapedine anulare 15 ed estendentisi con andamento elicoidale lungo parte della 0 l'intera lunghezza dei tubi scambiatori esterni 10 così da ottenere lo stesso effetto di turbolenza sopra descritto sia nel flusso di andata che in quello di ritorno del fluido refrigerante B. The deflector means 31 can assume different configurations, among which one of particular interest provides for the adoption of internal exchanger tubes 14 and / or external exchanger tubes 10 having one or more ribs or veins protruding towards the respective annular cavity 15 and extending along a helical path part of 0 the entire length of the external exchanger tubes 10 so as to obtain the same turbulence effect described above both in the outgoing and return flow of the refrigerant fluid B.

Lo scambiatore di calore 1 sopra descritto è suscettibile di numerose modifiche e varianti entro l'ambito di protezione definito dal tenore delle rivendicazioni. The heat exchanger 1 described above is susceptible of numerous modifications and variations within the scope of protection defined by the content of the claims.

Così, ad esempio, la configurazione dello scambiatore di calore 1 si presta sia al funzionamento da evaporatore, come sopra descritto, sia al funzionamento da condensatore. Thus, for example, the configuration of the heat exchanger 1 is suitable both for operation as an evaporator, as described above, and for operation as a condenser.

Infatti, se si suppone di immettere entro le intercapedini anulari 15, tramite, ad esempio l'attacco 27b, un fluido attivo caldo (indicato con C tra parentesi in Figura 1 ), ad esempio allo stato di vapore, e all'interno dei tubi scambiatori interni 14 un fluido da riscaldare (indicato con D tra parentesi in Figura 1) in controcorrente o in equicorrente rispetto al fluido attivo C, quest'ultimo tende a raffreddarsi fino a condensare, cedendo calore al fluido D, il quale tende progressivamente a riscaldarsi fino a raggiungere la temperatura desiderata. In fact, if it is assumed that a hot active fluid (indicated with C in brackets in Figure 1), for example in the vapor state, is introduced into the annular cavities 15, through the connection 27b, for example, and inside the pipes internal exchangers 14 a fluid to be heated (indicated with D in brackets in Figure 1) in counter-current or in co-current with respect to the active fluid C, the latter tends to cool down to condense, giving heat to the fluid D, which progressively tends to heat up until the desired temperature is reached.

Vantaggiosamente, il fluido attivo C condensato uscente dall'intercapedine di testa 7 può essere convogliato, tramite una tubazione esterna (non mostrata in Figura) estendentesi dall'attacco 27a all'attacco 24b, entro la camera di accumulo 21, la quale funge in questo caso da accumulatore di liquido. Advantageously, the condensed active fluid C leaving the head interspace 7 can be conveyed, by means of an external pipe (not shown in the Figure) extending from the connection 27a to the connection 24b, into the accumulation chamber 21, which acts in this case from liquid accumulator.

I materiali nonché le dimensioni possono essere vari a seconda delle esigenze. The materials as well as the dimensions can be various according to the needs.

Claims

CLAIMS 1. Heat exchanger comprising a first and a second support group each formed by an internal tube plate, an external tube plate and a spacer able to connect them tightly, so as to respectively define a first and a second head cavity between them, a bundle of external exchanger tubes having ends tightly bound to said internal tube plates belonging respectively to said first and to said second support group and communicating with said first and said second head gaps, a front head and a rear head each connected to the respective external tube plate from opposite band with respect to said internal tube plate of said first and said second support groups, said heat exchanger being characterized in that it comprises at least one internal pipe that can be inspected and can be cleaned, provided inside each external exchanger tube and intended to be path from a first fluid and to delimit with the respective external exchanger tube an interspace of annular section, within which a second fluid in heat exchange with said first fluid is intended to flow in use.

2. Exchanger according to claim 1, characterized in that the or each internal pipe that can be inspected and brushed is supported by said external plates of said first and said second support groups and is communicating both with said front head and with said rear head so as to conveying said first fluid according to a counter-current or co-current arrangement with respect to said second fluid.

3. Exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a shell or plating mounted in a sealed manner between said inner tube plates of said first and said second support groups so as to contain said bundle of external exchanger tubes and to delimit with they and with said inner tube plates an accumulation chamber for said second fluid.

4. Exchanger according to claim 3, characterized in that it comprises communication means adapted to convey said second fluid from said first or said second head interspace to said accumulation chamber.

5. Exchanger according to claim 4, characterized in that said communication means comprise at least a first connection provided in correspondence with said first or said second head interspace, at least a second connection provided in correspondence with said shell, a pipe extending from or from each first attachment to or to each second attachment and rolling members which can be coupled with the or each first and second attachment so as to allow the sealing connection of said pipeline with the or each first and second attachment.

6. Exchanger according to claim 4, characterized in that said communication means comprise at least one through opening formed in correspondence with an internal tube plate delimiting said first or said second head gap so as to put the respective head gap in communication with said accumulation chamber.

7. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises deflector means between the or each inspectable tube that can be inspected and the respective external exchanger tube adapted to impart, in use, a turbulent motion to said second fluid so as to increase the heat exchange with said first fluid constrained to flow within the or each internal pipe that can be inspected and cleaned.

8. Exchanger according to claim 7, characterized in that said deflector means comprise at least a portion protruding from or from each inspectionable internal tube that can be inspected and / or from the respective external tube towards the annular interspace delimited by them, said protruding portion extending in a helical along at least part of the length of said bundle of external exchanger tubes.

9. Exchanger according to claim 7, characterized in that said deflector means comprise at least a flap fixed to the external wall of or of each internal pipe that can be inspected by brush and / or to the internal wall of the respective external pipe and projecting towards the annular interspace to be they are delimited, the or each fin extending helically along at least part of the length of said bundle of external exchanger tubes.

10. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises dividing means inside at least one of said head gaps so as to make said second fluid travel the length of said exchanger several times in the same work cycle.

11. Exchanger according to claim 10, characterized by the fact that said dividing means comprise at least one diaphragm able to delimit inside said first or said second head interspace two chambers for the inlet and outlet of said second fluid, respectively, to convey it along a predefined path of work and forcing it to travel at least twice the length of said heat exchanger.