ITMI20060274A1 - Scambiatore di calore per generatore di aria calda e caldaia - Google Patents

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ITMI20060274A1 IT000274A ITMI20060274A ITMI20060274A1 IT MI20060274 A1 ITMI20060274 A1 IT MI20060274A1 IT 000274 A IT000274 A IT 000274A IT MI20060274 A ITMI20060274 A IT MI20060274A IT MI20060274 A1 ITMI20060274 A1 IT MI20060274A1
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Description

DESCRIZIONE
“Scambiatore di calore per generatore di aria calda e caldaia”
La presente invenzione concerne uno scambiatore di calore per generatore di aria calda e caldaia.
scambiatori di calore sono apparecchi normalmente utilizzati in industriali o domestici per modificare la temperatura o lo stato di fluidi, come ad esempio aria od acqua. Il principio su cui essi si fondano è la del calore per conduzione attraverso una parete o una membrana, per cui due fluidi tendono a diminuire la reciproca differenza di temperatura, generando un flusso termico che tende ad scaldare il fluido più freddo e a e il fluido più caldo. Le temperature ottenute al termine di tale variano a seconda delle caratteristiche fisico-chimiche dei fluidi (aria, acqua o altro) e della parete o membrana (ad alta o bassa conducibilità della geometria della superficie della membrana (in generale, parete scanalata implica maggiore calore scambiato) e delle del flusso (convezione forzata o naturale, presenza di
si può modificare la temperatura di un fluido (“fluido utile”) lo scambio di calore con un altro fluido (“fluido di scambio”) di cui si dispone un’elevata quantità ad una temperatura idonea a portare il fluido utile temperatura richiesta. Al termine dello scambio di calore il fluido utile la temperatura richiesta mentre il fluido di scambio, esausto, non più lo scambio di calore richiesto e deve pertanto essere espulso. Se , ad esempio, il fluido utile deve essere scaldato, è possibile attuare uno di calore con fumi ottenuti mediante combustione da un bruciatore. Per mettere in pratica tale procedimento, è possibile utilizzare uno scambiatore di calore composto da:
una camera di combustione per generare fumi ad alta temperatura; un fascio tubiera per lo scambio termico fra i fumi ed il fluido utile; una camera di raccolta dei fumi esausti;
raccordi fra la camera di combustione ed il fascio tubiera e tra questo e la camera di raccolta dei fumi;
un camino di scarico in collegamento con la camera di raccolta dei fumi.
Più in generale, un generico scambiatore di calore è composto da:
una camera di combustione;
una parete scanalata fra il fluido di scambio ed il fluido utile; una camera di espulsione del fluido di scambio esausto; elementi di raccordo fra i vari componenti.
Pur nella semplicità del principio fisico su cui si basa la tecnica di scambio di calore, si riscontra una notevole difficoltà di assemblaggio dello scambiatore, in quanto gli elementi che lo compongono e gli elementi di raccordo sono innumerevoli e diversi; la loro realizzazione richiede l’utilizzo di molti macchinari ed attrezzature e di manodopera specializzata.
Inoltre, la necessità di pervenire ad un’elevata efficienza in termini di calore scambiato in rapporto alle dimensioni dello scambiatore spinge a forzare percorsi tortuosi del fluido di scambio, mediante l’inserimento di dispositivi atti a rendere turbolento il moto, che appesantiscono ulteriormente la plessità degli scambiatori.
proprio per la complessità di assemblaggio degli scambiatori, è difficile modificare gli scambiatori una volta che questi sono già stati .
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare uno scambiatore di calore che permetta il superamento dei suddetti problemi realizzativi, accordo con l’invenzione tale scopo è raggiunto con uno scambiatore di calore composto da almeno un modulo scambiatore comprendente una di combustione per la generazione di un fluido di scambio, una parete per il passaggio del fluido di scambio ed una camera di espulsione del fluido di scambio munita di un camino di scarico, caratterizzato dal fatto che detto modulo scambiatore è formato da una coppia di elementi base, ciascuno dei quali contribuisce a formare una parte di detta camera di combustione , una parte di detta parete scanalata ed una parte di detta camera di , tali elementi base essendo uniti reciprocamente in posizione in modo da formare un blocco unico,
In particolare, detta parete scanalata prevede percorsi tortuosi realizzati mediante scanalature inclinate destinate ad aumentare la vorticosità del moto, e quindi 1 lo scambio termico.
Un ulteriore aiuto alla formazione di turbolenze viene ottenuto mediante l’accorgimento di porre il percorso del fluido di scambio in senso discendente, In questo modo il fluido di scambio si forma nella camera di combustione, entra nella parete scanalata e passa nella camera di espulsione, da esce attraverso un camino di scarico.
Il procedimento costruttivo di imo scambiatore secondo l’invenzione può prevedere tre fasi di lavorazione:
- una fase di realizzazione di detti elementi base a partire da elementi di lamiera;
- una fase di realizzazione di detti moduli scambiatori a partire da detti elementi base;
- una fase di assemblaggio di detto scambiatore di calore a partire da detti moduli scambiatori.
Detta fase di realizzazione di detti elementi base può prevedere la deformazione meccanica di elementi di lamiera, tramite procedimenti quali l' imbutitura, e l’asportazione di parti di tale lamiera.
Detta fase di realizzazione di detti moduli scambiatori può prevedere l’unione di elementi base, ottenuta ad esempio tramite saldatura laser, e l' asportaz di parti di tali elementi base.
Detta fase di assemblaggio di uno scambiatore secondo l’invenzione può prevedere l’unione di più moduli scambiatori, ottenuta ad esempio tramite saldatura laser, di modo che tali moduli scambiatori risultino collegati in cascata. Infine, al detto scambiatore si deve applicare un bruciatore che bruciando nella camera combustione genera il fluido di scambio.
Si può notare come la costruzione di uno scambiatore sia particolarmente semplice. Inoltre, l' aggiunta e la rimozione di ulteriori moduli scambiatori risulta facilitata, rendendo agevole la modifica delle dimensioni, delle caratteristiche e delle potenzialità di detto scambiatore.
Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di un suo esempio di realizzazione pratica illustrato a titolo non limitativo nei disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra una prospettiva di uno scambiatore di calore secondo una realizzazione della presente invenzione;
la figura 2 mostra una prospettiva di un modulo scambiatore che compone la realizzazione di figura 1 ;
la figura 3 mostra una vista in pianta di un elemento base di un modulo scambiatore secondo la realizzazione di figura 2;
la figura 4 mostra una sezione frontale secondo la linea IV-IV dell’elemento base di figura 3;
la figura 5 mostra una sezione laterale secondo la linea V-V dell’elemento base di figura 3;
la figura 6 mostra una vista dall’alto di un modulo scambiatore secondo la realizzazione di figura 2;
la figura 7 mostra una sezione laterale secondo la linea VII- VII del modulo scambiatore di figura 6;
la figura 8 mostra una sezione frontale secondo la linea Vili- Vili del modulo scambiatore di figura 6;
la figura 9 mostra una vista dall’alto dello scambiatore di calore di figura 1;
la figura 10 mostra una sezione frontale secondo la linea X-X dello scambiatore composto di figura 9;
la figura 11 mostra una sezione laterale secondo la linea XI-XI dello scambiatore di figura 9;
la figura 12 mostra una vista in pianta dello scambiatore di figura 1, e mette in evidenza l’allacciamento con un bruciatore;
la figura 13 mostra una vista frontale dello scambiatore di figura 12, e mette in evidenza un involucro stagno 50 per permettere il riscaldamento di un liquido.
Con riferimento alla figura 1, si può vedere uno scambiatore di calore 1, composto da tre moduli scambiatori 13 uniti tra loro, dove ciascun modulo 13 (figura 2) è suddiviso in una camera di combustione 10, una parete scanalata 11 ed una camera di espulsione 12. Detto modulo scambiatore è composto da due elementi base 14 fissati tra loro in posizione contrapposta.
Uno di detti elementi base 14, realizzato in acciaio inossidabile, è mostrato nelle figure 3-5. Si possono distinguere:
una superficie 20, che contribuisce alla camera di combustione 10 dove si genera il fluido di scambio, con una bocchetta 31 normalmente chiusa;
una superficie 21, che contribuisce a formare metà della parete scanalata 11, con una pluralità di scanalature 25;
una superficie 22, che contribuisce a formare detta camera di espulsione 12 del fluido di scambio esausto, con ima bocchetta 32 normalmente chiusa.
Con riferimento alle figure 6-8, è possibile vedere un modulo scambiatore 13 formato da due elementi base 14. Dai confronti fra la figura 4 e la figura 8 e fra la figura 7 e la figura 5 è possibile capire il meccanismo di costruzione di detto modulo scambiatore 13 a partire da due elementi base 14, che vengono uniti tra loro mediante saldatura laser, ed intuire la semplicità dell’ ottenimento delle camere 10 e 12 e delle pareti scanalate 11 a partire dalle superfici 20, 22 e 21. Si può inoltre notare come tale realizzazione non necessi di ulteriori elementi di raccordo fra le parti di detto modulo scambiatore 13, che è quindi pronto per essere utilizzato,
Con riferimento alle figure 9-11, è possibile vedere detto scambiatore di calore 1 formato da tre moduli scambiatori 13. Dai confronti fra la figura Il e la figura 7 e fra la figura 8 e la figura 10 è possibile capire il meccanismo di assemblaggio di uno scambiatore di calore 1 a partire da moduli scambiatori 13, che vengono uniti tra loro mediante saldatura laser. Tale assemblaggio prevede l’apertura di bocchette di comunicazione 31 e 32 negli elementi base accoppiati 14.
Con riferimento alle figure 12-13, è possibile vedere lo stesso scambiatore calore 1 formato da tre elementi modulari 13, in cui è messo in un bruciatore 30, non illustrato nelle figure 1-11, collegato con la camera di combustione 10 attraverso una bocchetta 31, che viene aperta, ed un camino di scarico 33 collegato alla camera di espulsione 12 in corrispondenza di una bocchetta 32, anch’essa aperta.
Se detto scambiatore di calore viene usato per scaldare un liquido, allora può essere inserito in un opportuno involucro stagno 50 munito di ingresso e uscita del liquido.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore (1) composto da almeno un modulo scambiatore (13) comprendente una camera di combustione (10) per la generazione di un fluido di scambio, una parete scanalata (11) per il passaggio del fluido di scambio ed una camera di espulsione (12) del fluido di scambio, munita di un camino di scarico (33), caratterizzato dal fatto che detto modulo scambiatore (1) è formato da una coppia di elementi base (14), ciascuno dei quali contribuisce a formare una parte di detta camera di combustione (10), una parte di detta parete scanalata (11) ed una parte di detta camera di (12), tali elementi base (14) essendo uniti reciprocamente in contrapposta in modo da formare un blocco unico.
  2. 2. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta parete scanalata (11) prevede percorsi tortuosi per il fluido di scambio, realizzati mediante scanalature inclinate ed incrociate destinate ad aumentare la del moto.
  3. 3. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni 1-2, caratterizzato dal fatto di prevedere il percorso del fluido di scambio in senso discendente.
  4. 4. Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere realizzato in acciaio inossidabile.
  5. 5. Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che alla camera di combustione (10) è connesso un bruciatore (30).
  6. 6. Scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere inserito in un involucro stagno (50), al fine di permettere il riscaldamento di un liquido contenuto in detto involucro stagno.
  7. 7 Procedimento di costruzione di uno scambiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato di prevedere una fase di realizzazione di elementi base (14) a partire da elementi di lamiera, una fase di realizzazione di detti moduli scambiatori (13) a partire da detti elementi base (14), ed una fase di assemblaggio di deto scambiatore di calore (1) a partire da moduli scambiatori (13).
  8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caraterizzato dal fa che detta fase di realizzazione di deti elementi base (14) prevede la deformazione meccanica di elementi di lamiera di acciaio inossidabile.
  9. 9 Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-8, caratterizzato dal fat che deta fase di realizzazione di deti moduli scambiatori (13) prevede la saldatura laser di deti elementi base (14).
  10. 10 Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-9, caratterizzato dal fa che detta fase di assemblaggio di deto scambiatore (1) prevede la saldatura laser di deti moduli scambiatori (13).
  11. 11 Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-10, caratterizzato dal fato che dete fasi di costruzione prevedono l' apertura di una bocche (31) per l’applicazione di un bruciatore (30) e di un’ulteriore bocchetta (32) per l’applicazione di un camino di scarico (33).
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