ITMO20070199A1

ITMO20070199A1 - Scambiatore di calore per caldaia, metodo ed utensile per la sua realizzazione

Info

Publication number: ITMO20070199A1
Application number: IT000199A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Vanini
Original assignee: A M S R L
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-14
Also published as: EP2072938A2; EP2072938B1; EP2072938A3

Description

Descrizione di invenzione industriale

Scambiatore di calore per caldaia, metodo ed utensile per la sua realizzazione

L'invenzione concerne scambiatori di calore per caldaie ad uso domestico per la produzione di acqua calda sanitaria e/o per riscaldamento di ambienti, in particolare si riferisce ad uno scambiatore di calore applicabile ad una caldaia per fungere da scambiatore primario in camera di combustione e/o da scambiatore secondario o di recupero, in una caldaia a condensazione. L'invenzione si riferisce altresì ad un metodo ed un utensile per realizzare detto scambiatore di calore.

Le caldaie a condensazione consentono di sfruttare il calore, sensibile e latente, contenuto nei fumi prodotti dalla combustione, calore che nelle caldaie tradizionali viene perso attraverso il camino senza essere utilizzato.

Il calore contenuto nei fumi viene, infatti, recuperato attraverso scambiatori di calore, nei quali i fumi ad alta temperatura in uscita dalla camera di combustione attraversano una pluralità di condotti a bassa temperatura percorsi da acqua di ritorno destinata ad essere successivamente riscaldata negli scambiatori di calore primari associati ai bruciatori. In tal modo, il vapore acqueo contenuto nei fumi, a contatto con i condotti a bassa temperatura, condensa, cedendo il calore latente all'acqua preriscaldandola.

Sono noti scambiatori di calore per caldaie comprendenti un elemento tubolare avvolto su se stesso in spire in modo da formare un avvolgimento sostanzialmente cilindrico disposto attorno al bruciatore nella camera di combustione. Il calore ed i fumi di combustione si diffondono radialmente a 360° a partire dal bruciatore ed investono in modo uniforme le spire dello scambiatore.

Nelle caldaie a condensazione, un secondo elemento tubolare opportunamente avvolto in spire è disposto in una camera di evacuazione fumi, adiacente e separata dalla camera di combustione ed attraversata dai fumi in uscita.

Le spire dell'elemento tubolare sono opportunamente distanziate in modo da consentire il passaggio dei fumi e, nello stesso tempo, contenere le dimensioni dello scambiatore lungo un asse longitudinale di avvolgimento .

Uno svantaggio di tali scambiatori risiede nel fatto che la potenza termica ceduta all'acqua, dipendente dalla superficie di scambio termico dell'elemento tubolare, è sostanzialmente proporzionale al numero delle spire di quest'ultimo. Un elevato numero di spire, nel caso di caldaie di elevata potenza, comporta considerevoli dimensioni ed ingombri della caldaia. Oltre a ciò, la lunghezza del bruciatore deve essere adeguatamente commisurata a quella dello scambiatore di calore.

Sono noti altresì caldaie provviste di scambiatori di calore a fascio tubiero, ossia comprendenti una pluralità di tubi o condotti scambiatori posizionati parallelamente l'uno vicino all'altro e fissati ad estremità contrapposte a rispettivi collettori di mandata e di ritorno dell'acqua.

Tali fasci tubieri sono inseriti all'interno delle camere di combustione sopra al bruciatore, per ricevere il calore ed i fumi di combustione che risalgono verso l'alto.

Uno svantaggio di tali caldaie risiede nel fatto che gli scambiatori a fascio tubiero sono alquanto ingombranti e richiedono una camera di combustione, e dunque una caldaia, di cospicue dimensioni.

Altro svantaggio è la collocazione dei fasci tubieri all'interno della camera di combustione, la quale collocazione non consente di sfruttare completamente il calore prodotto dal bruciatore, una parte del quale è assorbito dalle pareti della camera stessa. Ulteriori svantaggi dei suddetti scambiatori di calori a fascio tubiero derivano dai processi di saldatura normalmente impiegati per la loro realizzazione .

Nel caso in cui le estremità dei condotti siano fissate ai collettori mediante saldatura TIG ("Tungsten Inert Gas"), la cospicua larghezza del cordone di saldatura che si realizza in corrispondenza di dette estremità, rende necessario distanziare opportunamente ciascun condotto da quelli adiacenti per evitare sovrapposizione tra i cordoni di saldatura dei condotti adiacenti.

A parità di dimensioni complessive dello scambiatore, si limita, in tal modo, il numero di condotti ad esso associabili e, conseguentemente, la superficie di scambio termico realizzabile nello scambiatore di calore.

Nel caso in cui si utilizzi un processo di saldatura per brasatura per realizzare la giunzione tra condotti ed i collettori, è necessario che questi ultimi siano ricoperti da uno strato di opportuna lega brasante. Dopo che le estremità dei condotti sono state inserite in opportune asole previste nei collettori, lo scambiatore così assemblato viene posizionato all'interno di un forno che provvede a fondere la lega brasante. Quest'ultima fonde e penetra per capillarità negli interstizi fra i condotti e le rispettive asole realizzando la saldatura desiderata.

Le temperature richieste per realizzare la brasatura, causano tuttavia la ricottura del metallo con cui viene realizzato lo scambiatore e deformazioni della struttura dello scambiatore, con conseguente peggioramento delle caratteristiche meccaniche, ad esempio resistenza, e difficoltà nel mantenere le tolleranze dimensionali richieste. È quindi necessario ricorrere talvolta a successive lavorazioni meccaniche al fine di ripristinare le tolleranze dimensionali richieste per associare lo scambiatore alla caldaia, con conseguente aumento dei costi di produzione.

Inoltre, per realizzare uno scambiatore di calore tramite brasatura sono richieste tolleranze dimensionali molto precise, con conseguente incremento dei costi di lavorazione. Infatti, qualora le lavorazioni meccaniche necessarie per fabbricare i condotti e le asole non soddisfino le tolleranze dimensionali richieste può accadere che gli interstizi tra i condotti e le rispettive asole risultino troppo ampi, e la lega brasante, fusa, non riesca a penetrare per capillarità, non compiendo la saldatura tra condotto e asola.

Risulta evidente come ciò possa compromettere seriamente la tenuta ai fumi o all'acqua, per cui lo scambiatore stesso deve essere scartato.

Uno scopo dell'invenzione è migliorare gli scambiatori di calore utilizzabili in caldaie per uso domestico .

Altro scopo è realizzare uno scambiatore di calore che consenta di incrementare, a parità di dimensioni complessive, la superficie di scambio termico ottimizzando nello stesso tempo il flusso di fumi e di calore attraverso detto scambiatore.

Ulteriore scopo è ottenere uno scambiatore di calore avente struttura robusta ed affidabile, il cui assemblaggio sia relativamente semplice e veloce.

Altro scopo ancora è fornire un utensile ed un metodo che impiega tale utensile per fissare un elemento tubolare ad una sede di un altro elemento mediante saldatura per attrito con rimescolamento.

In un primo aspetto dell'invenzione è previsto uno scambiatore di calore per caldaia, comprendente una pluralità di condotti scambiatori adiacenti e paralleli ad un asse, fissati ad opposte estremità a mezzi collettori disposti per convogliare un fluido da riscaldare attraverso detti condotti scambiatori, caratterizzato dal fatto che detti condotti scambiatori sono disposti attorno a detto asse in modo tale da formare un vano interno disposto per ricevere fumi di combustione in ingresso in detto scambiatore e consentire una distribuzione pressoché radiale ed uniforme di detti fumi di combustione in uscita attraverso detti condotti scambiatori.

Grazie a quest'aspetto dell'invenzione, è possibile ottenere uno scambiatore di calore provvisto di una pluralità di condotti scambiatori disposti in modo tale da ricevere in modo uniforme i fumi di combustione, migliorando così l'efficienza termica dello scambiatore.

I condotti possono essere disposti angolarmente distanziati su una pluralità di anelli concentrici intorno al vano interno così da realizzare un'elevata superficie di scambio termico, contenendo le dimensioni globali dello scambiatore. Tale disposizione, a parità di ingombri, consente inoltre inserire un numero maggiore di condotti scambiatori rispetto agli scambiatori a fascio tubiero noti.

In un secondo aspetto dell'invenzione è prevista una caldaia a condensazione comprendente mezzi scambiatori di calore disposti in una camera di combustione, pressoché affacciati ad un bruciatore di detta caldaia, ed in una camera di uscita per recuperare calore da fumi caldi in uscita da detta camera di combustione, caratterizzata dal fatto che detti mezzi scambiatori di calore comprendono almeno uno scambiatore di calore come definito nel primo aspetto.

In un terzo aspetto dell'invenzione è previsto un apparato di recupero calore associabile ad una caldaia per recuperare calore da fumi di combustione in uscita da detta caldaia, comprendente mezzi di contenimento atti a contenere mezzi scambiatori di calore e provvisti di un condotto di ingresso e di un condotto di uscita per consentire ai fumi di combustione rispettivamente di entrare in e uscire da detto apparato, caratterizzato dal fatto che detti mezzi scambiatori di calore comprendono almeno uno scambiatore di calore come definito nel primo aspetto.

In un quarto aspetto dell'invenzione sono previsti mezzi ad utensile associabili ad un dispositivo per saldare per attrito con rimescolamento un'estremità di un primo elemento tubolare ad una sede di un secondo elemento, comprendenti un corpo estendentesi lungo un asse longitudinale e dotato di un'estremità operativa disposta per riscontrare superfici da saldare di detti elementi e provvista di una protrusione centrale proiettantesi da una parete frontale di detta estremità operativa, caratterizzato dal fatto che detta protrusione centrale comprende una prima porzione disposta per inserirsi in una cavità di detta estremità così da guidare detti mezzi ad utensile durante la saldatura di detti elementi, ed una seconda porzione interposta tra detta prima porzione e detta parete frontale ed atta a riscontrare e saldare dette superfici da saldare.

In un quinto aspetto dell'invenzione è previsto un metodo per saldare un'estremità di un primo elemento tubolare ad una sede di un secondo elemento, caratterizzato dal fatto che detto saldare comprende saldare per attrito con rimescolamento detta estremità a detta sede tramite mezzi ad utensile come definiti nel precedente aspetto dell'invenzione.

Grazie a questi due ultimi aspetti dell'invenzione è possibile realizzare una saldatura per attrito con rimescolamento di estremità di elementi tubolari a sedi di ulteriori elementi, in particolare è possibile utilizzare detti mezzi ad utensile per saldare le estremità di condotti scambiatori a rispettivi mezzi collettori e realizzare lo scambiatore di calore oggetto dell'invenzione.

I mezzi ad utensile dell'invenzione consentono, infatti, di realizzare cordoni di saldatura anulari aventi larghezza ridotta, ciò permettendo di fissare un numero maggiore di condotti scambiatori ai mezzi collettori, rispetto alle tecniche di saldatura note È possibile ottenere, inoltre, uno scambiatore di calore con buone caratteristiche meccaniche e che mantiene desiderate tolleranze dimensionali dopo l'assemblaggio, in quanto il modesto apporto termico necessario alla saldatura per attrito con rimescolamento non provoca alterazioni della struttura e delle dimensioni dello scambiatore di calore.

L'invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

Figura 1 è una vista frontale dello scambiatore di calore oggetto dell'invenzione associabile ad una caldaia;

Figura 2 è una sezione secondo il piano II-II di Figura 1;

Figura 3 è una vista frontale di una variante dello scambiatore di Figura 1;

Figura 4 è una sezione secondo il piano IV-IV di Figura 3;

Figura 5 è una sezione trasversale di un'altra variante dello scambiatore di Figura 1;

Figura 6 è una vista frontale di un apparato di recupero calore associabile ad una caldaia e comprendente lo scambiatore di calore di Figura 1, rappresentato in linea tratteggiata;

Figura 7 è una sezione secondo la linea VII-VII di Figura 6;

Figura 8 è una vista laterale dell'apparato di Figura 6;

Figura 9 è una vista in pianta dall'alto dell'apparato di Figura 6, in cui lo scambiatore di calore è illustrato in linea tratteggiata;

Figura 10 è una sezione trasversale schematica di una caldaia a condensazione comprendente uno scambiatore di calore secondo l'invenzione;

Figura 11 è una sezione trasversale schematica di una variante della caldaia di Figura 10 comprendente due scambiatori di calore secondo l'invenzione;

Figura 12 è una vista frontale interrotta e parzialmente sezionata di un utensile per saldatura dell'invenzione;

Figura 13 è una vista ingrandita, parzialmente sezionata di un'estremità operativa dell'utensile di Figura 12;

Figure 14A e 14B sono sezioni parziali dell'utensile di Figura 12 in rispettive fasi operative di saldatura di due elementi;

Figure 15 e 16 sono viste frontali, parzialmente sezionate di rispettive varianti dell'utensile di saldatura di Figura 12;

Figura 17 è una vista frontale, parzialmente sezionata di un'ulteriore variante dell'utensile di Figura 11;

Figura 18 è una sezione dell'utensile di Figura 16 in una fase operativa di saldatura di due elementi.

Con riferimento alle Figure 1 e 2, è illustrato lo scambiatore di calore 1 dell'invenzione, del tipo cosiddetto a fascio tubiero, comprendente una pluralità di condotti scambiatori 2 disposti tra loro adiacenti, paralleli ad un asse longitudinale X e le cui opposte estremità 2a, 2b sono fissate a mezzi collettori 3, 4 disposti per convogliare un fluido da riscaldare, tipicamente acqua, in ingresso ed in uscita, attraverso detti condotti scambiatori 2.

I condotti scambiatori 2 sono disposti attorno all'asse X in modo tale da formare un vano interno 5 atto a ricevere fumi caldi di combustione S in ingresso in detto scambiatore 1 e consentire a tali fumi di distribuirsi in direzione sostanzialmente radiale, in modo uniforme e pressoché simmetrico, attraverso detti condotti scambiatori 2.

I condotti scambiatori 2 sono fissati ai mezzi collettori 3, 4 tra loro angolarmente distanziati in modo da formare uno o più anelli di condotti sostanzialmente concentrici all'asse X, definenti una vano interno 5 avente forma sostanzialmente cilindrica ed estendentesi lungo l'asse X.

I fumi di combustione S possono in tal modo fuoriuscire radialmente attraverso passaggi presenti condotti scambiatori 2 adiacenti in uno stesso anello ed ulteriori passaggi tra anelli adiacenti.

Figure 1 e 2 illustrano una forma di realizzazione di detto scambiatore di calore, in cui i condotti scambiatori 2 sono in numero tale e distribuiti in modo da formare due anelli concentrici e coassiali, i condotti scambiatori 2 di ciascun anello essendo tra loro angolarmente distanziati di un prefissato angolo.

Figure 3 e 4 illustrano una variante dello scambiatore di calore dell'invenzione in cui i condotti scambiatori 2' sono fissati ai mezzi collettori 3', 4' in numero tale e distribuiti in modo da formare quattro anelli concentrici e coassiali. I condotti scambiatori 2' dei diversi anelli sono inoltre sfasati angolarmente in modo tale che il condotto scambiatore 2' di un anello sia sostanzialmente affacciato ad un passaggio tra due condotti 2' attigui di un anello adiacente. In tal modo, i passaggi per i fumi di combustione S realizzati dai condotti scambiatori 2' risultano particolarmente tortuosi al fine di aumentare lo scambio termico tra fumi e condotti.

I mezzi collettori comprendono un primo collettore 3 ed un secondo collettore 4, ai quali sono fissate rispettivamente una prima estremità 2a ed una seconda estremità 2b di ciascun condotto scambiatore 2.

Le estremità 2a, 2b sono fissate ai mezzi collettori 3, 4 tramite rispettive saldature realizzate tramite processo di saldatura per attrito con rimescolamento come spiegato in dettaglio nel seguito della descrizione .

II primo collettore 3 ed il secondo collettore 4 comprendono rispettivamente una prima camera anulare 13 ed una seconda camera anulare 14 in cui sfociano la prima estremità 2a e la seconda estremità 2b dei condotti scambiatori 2.

In particolare, le prime estremità 2a dei condotti scambiatori 2 sono inserite in corrispondenti aperture 30a previste su una parete interna 30 del primo collettore 3 ed ivi saldate, mentre le seconde estremità 2b dei condotti scambiatori 2 sono inserite in corrispondenti aperture 40a previste su una rispettiva parete interna 40 del secondo collettore 4 ed ivi saldate.

I due collettori 3, 4 hanno forma in pianta sostanzialmente circolare. Il primo collettore 3 è provvisto, inoltre, di un'apertura centrale 38 che consente l'ingresso dei fumi nel vano interno 5.

II secondo collettore 4 comprende una rispettiva apertura centrale, sostanzialmente chiusa da un involucro di contenimento 9 nel quale lo scambiatore I è inserito nell'uso. L'involucro di contenimento 9 consente in tal modo ai fumi di combustione S di attraversare pressoché radialmente i condotti scambiatori 2.

II primo collettore 3 è altresì provvisto di un raccordo d'ingresso 6 del fluido da riscaldare F ed un raccordo d'uscita 7 del fluido riscaldato F' fissati ad un parete esterna 35 del primo collettore 3 ed in comunicazione di flusso con la prima camera 13.

La prima camera anulare 13 del primo collettore 3 è divisa in due volumi distinti ed a tenuta da rispettivi setti 16, 17. In tal modo, una parte, ad esempio quella superiore, dei condotti scambiatori 2 è attraversa dal fluido in ingresso, mentre la rimanente parte dei condotti scambiatori 2, ad esempio quella inferiore, è attraversata dal fluido in uscita proveniente dal secondo collettore 4.

La scambiatore di calore 1 è realizzato con una lega leggera, in particolare una lega d'alluminio, poiché tale metallo possiede doti quali leggerezza, resistenza alla corrosione, ottima conducibilità termica, resistenza meccanica e totale riciclabilità che lo rendono particolarmente adatto all'impiego in scambiatori di calore.

I condotti scambiatori 2 comprendono elementi tubolari, allungati longitudinalmente in una direzione parallela all'asse X ed aventi sezione sostanzialmente circolare. In alternativa, gli elementi tubolari possono avere sezione trasversale di qualsiasi forma, ad esempio ellittica, triangolare, quadrata, esagonale, eco.

Figura 5 illustra un'altra variante dello scambiatore di calore 1 dell'invenzione che differisce da quella sopra descritta per il fatto che i condotti scambiatori 2 sono provvisti di una pluralità di alette 8 che aumentano la superficie di scambio termico dello scambiatore 1, consentendo un incremento delle prestazioni.

Le alette 8 comprendono elementi anulari in lamiere di lega di alluminio, provvisti di fori che ne consentono il montaggio, ad esempio per interferenza, sui condotti scambiatori 2.

Con riferimento a Figure da 6 a 9, è illustrato un apparato di recupero calore 50 associabile ad una caldaia per recuperare il calore, sensibile e latente, dei fumi di combustione in uscita da una camera di combustione di detta caldaia.

L'apparato di recupero calore 50 comprende mezzi di contenimento 51 atti ad alloggiare mezzi scambiatori di calore 1 e provvisti di un condotto di ingresso 53 e di un condotto di uscita 54 rispettivamente per l'ingresso e l'uscita di detti fumi combustione S. I mezzi a scambiatori 1 comprendono, in particolare, lo scambiatore di calore precedentemente descritto. II condotto di ingresso 53 è sostanzialmente coassiale all'asse X dello scambiatore di calore 1 e conformato in modo da convogliare i fumi di combustione S provenienti dalla caldaia nel vano interno 5 formato dai condotti scambiatori 2, vano dal quale i fumi S possono espandersi radialmente attraversando i suddetti condotti scambiatori 2.

I mezzi di contenimento 51 comprendono una porzione 55 pressoché cilindrica che avvolge lo scambiatore di calore 1 formando un'intercapedine anulare 56 intorno a quest'ultimo, la quale è in grado di convogliare verso il condotto di uscita 54 i fumi S che hanno attraversato i condotti scambiatori 2. Il condotto di uscita 54 è fissato ad un'apertura laterale dei mezzi di contenimento 51.

I mezzi di contenimento 51 comprendono, inoltre, un canale di scarico 58 disposto nella parte inferiore della porzione 55 per raccogliere e convogliare all'esterno la condensa C che si crea durante il raffreddamento dei fumi.

Con riferimento a Figura 10, è illustrata schematicamente una caldaia 60 a condensazione ad uso domestico comprendente mezzi scambiatori di calore 21 disposti in una camera di combustione 62 ed in una camera di uscita 64 di detta caldaia, per ricevere calore rispettivamente da un bruciatore 65 e da fumi di combustione S caldi in uscita da detta camera di combustione 62. In particolare, i mezzi scambiatori di calore 21 comprendono una prima parte 21a, sostanzialmente affacciata a detto bruciatore 65 e fungente da scambiatore di calore primario, ed una seconda parte 21b, posta nella camera di uscita 64 e fungente da scambiatore di calore secondario o di condensazione .

I mezzi scambiatori di calore 21 comprendono uno scambiatore di calore a fascio tubiero come sopra descritto, nel vano interno 25 del quale è posizionato il bruciatore 65.

Mezzi a paratia 66 sono previsti all'interno della caldaia per separare la camera di combustione 62 dalla camera di uscita 64 e costringere i fumi di combustione S ad uscire radialmente attraverso i condotti scambiatori 22 in corrispondenza della prima parte 21a dello scambiatore 21 ed entrare radialmente attraverso i condotti scambiatori 22 in corrispondenza della seconda parte 21b dello scambiatore 21.

La paratia 66 presenta fori per il passaggio dei condotti scambiatori 22.

La caldaia 60 comprende un involucro di contenimento 61 che racchiude i mezzi scambiatori 21 e consente il corretto convogllamento dei fumi S dalla camera di combustione 62 alla camera di uscita 64. Quest'ultima è collegata ad un condotto di sbocco 63 dei fumi sostanzialmente allineato ad un rispettivo asse Y longitudinale della caldaia.

L'involucro di contenimento 61 presenta un canale di raccolta 67 disposto sotto i mezzi scambiatori 21 per raccogliere e convogliare all'esterno la condensa C, che si crea durante il raffreddamento dei fumi S.

Lo scambiatore di calore 21 comprende un primo collettore 23 provvisto di un raccordo d'ingresso 36 del fluido da riscaldare F ed un secondo collettore 24 provvisto di un raccordo di uscita 37 del fluido riscaldato F'. In tal modo, il fluido freddo F che entra nella caldaia viene prima preriscaldato nella seconda parte 21b dello scambiatore 21 utilizzando il calore, sensibile e latente, contenuto nei fumi S prodotti dalla combustione, e successivamente è riscaldato nella prima parte 21a dello scambiatore di calore 21.

Con riferimento a Figura 11, è illustrata una versione della caldaia a condensazione 60' che differisce dalla forma di realizzazione sopra descritta per il fatto di comprendere primi mezzi scambiatori di calore o scambiatori primari 31 disposti nella camera di combustione 62 pressoché affacciati al bruciatore 65, e secondi mezzi scambiatori di calore 41 o scambiatori secondari disposti nella camera di uscita 64 per recuperare calore da fumi di combustione S caldi e farli condensare .

I primi mezzi scambiatori di calore 31 comprendono uno scambiatore di calore a fascio tubiero come sopra descritto, nel vano interno 35 del quale è posizionato il bruciatore 65.

Similmente, i secondi mezzi scambiatori di calore 41 comprendono un rispettivo scambiatore di calore a fascio tubiero come sopra descritto il cui vano interno 45 è posto in collegamento con il condotto di sbocco 63 dei fumi.

Il primo scambiatore 31 ed il secondo scambiatore 41 sono disposti adiacenti e sostanzialmente allineati al rispettivo asse Y della caldaia 60'.

La paratia 66 separa la camera di combustione 62 dalla camera di uscita 64 e costringere i fumi di combustione S ad uscire radialmente attraverso i condotti scambiatori 32 del primo scambiatore 31 ed entrare radialmente attraverso i condotti scambiatori 42 del secondo scambiatore 41.

I mezzi scambiatori 31, 41 sono racchiusi da un involucro di contenimento 61 sostanzialmente uguale a quello della forma di realizzazione sopra descritta.

Il primo scambiatore di calore 31 ed il secondo scambiatore di calore 41 sono tra loro collegati in modo tale da consentire un flusso in controcorrente del fluido da riscaldare all'interno della caldaia 60'. A tale scopo, il secondo scambiatore di calore 41 comprende un rispettivo primo collettore 43 provvisto di un raccordo d'ingresso 46 del fluido da riscaldare F.

Un condotto di comunicazione 68 collega il rispettivo secondo collettore 44 del secondo scambiatore di calore 41 al secondo collettore 34 del primo scambiatore di calore 31.

Un raccordo di uscita 47 del fluido riscaldato F' è previsto sul rispettivo primo collettore 33 del primo scambiatore di calore 31.

In tal modo, il fluido freddo F che entra nella caldaia 60' viene prima preriscaldato dal secondo scambiatore 41 che utilizza il calore contenuto nei fumi di combustione, e successivamente riscaldato nel primo scambiatore di calore 31.

Con riferimento alle Figure da 12 a 14B, è illustrato un utensile 20 associabile ad un dispositivo saldatore per realizzare una saldatura per attrito tramite rimescolamento tra un'estremità 83 di un primo elemento 81 ed una sede passante 82a, realizzata in una porzione sostanzialmente piana di un secondo elemento 82.

Il primo elemento 81 è tubolare, con sezione ad esempio cilindrica, ed è provvisto di una cavità 84 passante, anch'essa cilindrica. L'estremità 83 presenta un diametro esterno minore del diametro esterno dell'elemento tubolare 81, in modo da poter essere inserita all'interno della sede 82a di una definita quantità. La lunghezza dell'estremità 83 è sostanzialmente uguale ad uno spessore del secondo elemento 82, in modo tale che una superficie frontale 83a di detta estremità 83 sia pressoché complanare ad una superficie di riscontro 82b di detto secondo elemento 82.

Nel caso specifico, l'utensile 20 permette di assemblare lo scambiatore di calore 1 saldando le estremità 2a, 2b di ciascun condotto scambiatore 2 alle sedi 30a, 40a delle pareti interne 30, 40 dei collettori 3, 4.

L'utensile 20 comprende un corpo sostanzialmente cilindrico 25 con diametro esterno De, estendentesi lungo un rispettivo asse longitudinale W e provvisto di un codolo 25a, di tipo noto, sagomato in modo tale da adattarsi a mezzi d'afferraggio di un mandrino di cui è provvisto il dispositivo saldatore.

L'utensile 20 comprende, inoltre, un'estremità operativa 26, opposta al codolo 25a e configurata per interagire con le superfici da saldare.

Detta estremità operativa 26 comprende una parete frontale 28 dalla quale sporge una protrusione centrale o punta 27, coassiale a detto rispettivo asse longitudinale W, sagomata e dimensionata in modo tale da inserirsi progressivamente all'interno della cavità 84 dell'estremità 83, durante il processo di saldatura, come spiegato più dettagliatamente nel seguito della descrizione.

In una forma di realizzazione illustrata in Figure 12 e 13, la protrusione centrale 27 comprende una prima porzione 27a di forma sostanzialmente cilindrica ed una seconda porzione 27b di forma sostanzialmente troncoconica, quest'ultima interposta tra detta prima porzione 27a e detta parete frontale 28.

La prima porzione 27a cilindrica è configurata per essere inserita nella cavità 84 e guidare l'utensile 20 nel suo movimento d'avanzamento nel processo di saldatura, mentre la seconda porzione 27b troncoconica è destinata a riscontrare la superficie frontale 83a ed una superficie interna 84a di detta cavità 84 per eseguire la saldatura per attrito con rimescolamento.

Una faccia frontale libera 27d della protrusione centrale 27 presenta mezzi d'invito 27c, comprendenti ad esempio uno smusso, per agevolare l'inserimento dell'utensile della cavità 84.

La seconda porzione 27b troncoconica presenta un angolo al vertice a compreso tra 10° e 70°, un primo diametro DI in corrispondenza della parete frontale 28, ed un secondo diametro D2 coincidente con il diametro della prima porzione 27b o della faccia frontale libera 27d.

La prima porzione 27a presenta una prima lunghezza LI lungo una direzione parallela all'asse longitudinale W di detto utensile, mentre la seconda porzione 27b presenta una seconda lunghezza L2.

II diametro esterno De dell'utensile è circa 1-1,3 volte il valore del diametro esterno dell'elemento tubolare 81. Nel caso in cui la sezione trasversale dell'elemento tubolare non sia circolare, il diametro esterno si riferisce al valore del diametro della circonferenza iscrivibile in detta sezione trasversale .

Il primo diametro DI è 1,1-1,5 volte il valore di un diametro interno Di della cavità 84 dell'elemento tubolare 81, mentre il secondo diametro D2 è sostanzialmente uguale a detto diametro interno Di.

La prima lunghezza LI e la seconda lunghezza L2, hanno valori pari a 0,25-1 volte il valore di detto diametro interno Di.

Nel caso esemplificativo e non limitativo di un elemento tubolare 81, avente diametro esterno pari a 9 mm e diametro interno Di pari a 4 mm, da saldare ad un ulteriore elemento 82, avente spessore di 2,5 mm, l'utensile 20 ha diametro esterno De compreso tra 9 mm e 12 mm, il primo diametro DI assume un valore compreso tra 4,4 mm e 6 mm, il secondo diametro D2 assume un valore pressoché uguale a 4 mm, la prima lunghezza LI ha un valore compreso tra 1 mm e 4 mm e la seconda lunghezza L2 assume un valore compreso tra 1 e 4 mm.

L'estremità operativa 26 comprende, inoltre, una protrusione periferica 29 che si proietta dalla parete frontale 28 e circonda la protrusione centrale 27. La protrusione periferica 29 include sostanzialmente un risalto anulare, che presenta una faccia anulare 29a che si collega ad una parete laterale cilindrica 25b del corpo 25 dell'utensile 20, mediante un raccordo avente opportuno raggio, ad esempio compreso tra 0,1 mm e 1 mm.

La faccia anulare 29a è sostanzialmente piana e pressoché perpendicolare all'asse longitudinale W dell'utensile .

La protrusione periferica 29 comprende una parete interna 29b che collega la faccia anulare 29a alla parete frontale 28. Tale parete interna 29b è inclinata in modo tale da formare una superficie divergente verso l'esterno, avente forma sostanzialmente troncoconica. La parete interna 29b forma un rispettivo angolo al vertice β compreso tra 70° e 120°.

In una versione dell'utensile non illustrata, la faccia anulare 29a è sostanzialmente concava e collegata con un opportuno raccordo alla parete laterale cilindrica 25b ed alla parete interna 29b. La protrusione periferica 29 presenta un'altezza H, ossia un'estensione lungo l'asse longitudinale W a partire dalla parete frontale 28, pari a 0,02-0,15 volte il valore del diametro esterno De dell'utensile 20. La faccia anulare 29a ha larghezza M pari a 0,01-0,15 volte il valore del diametro esterno De.

Nel caso in cui il diametro esterno De dell'utensile sia ad esempio 10 mm, la protrusione periferica 29 ha un'altezza H compresa tra 0,2 mm e 1,5 mm, mentre la faccia anulare 29a ha una larghezza M compresa tra 0,1 mm e 1,5mm.

II funzionamento dell'utensile 20 durante il processo di saldatura dell'estremità 83 del primo elemento 81 tubolare alla sede passante 82a del secondo elemento 82 prevede la sua rotazione attorno all'asse longitudinale W, tramite l'azionamento del mandrino del dispositivo saldatore.

L'utensile 20 ruotando attorno all'asse longitudinale W con una definita velocità angolare,viene avvicinato all'estremità 83 in modo tale che la prima porzione 27a cilindrica della punta 27 possa inserirsi progressivamente nella cavità tubolare 84 dell'estremità 83 (Figura 14A).

In particolare, l'utensile 20 viene fatto avanzare lungo una direzione d'avanzamento T pressoché parallela a detto asse longitudinale W, con una predefinita ed opportuna velocità di avvicinamento. Il secondo diametro D2 della prima porzione 27a è sostanzialmente uguale a quello della cavità 84 in modo tale che l'inserimento dell'utensile 20 possa avvenire in modo relativamente agevole, al limite esercitando una leggera forza della direzione di avanzamento T per vincere un'eventuale interferenza dovuta a tolleranze dimensionali della cavità 84. L'inserimento della prima porzione 27a nella cavità 84 è altresì agevolato dallo smusso 27c.

La velocità angolare di rotazione dell'utensile 20 ha valore compreso tra 300 e 4500 giri al minuto.

La prima porzione 27a ha quindi la funzione di guidare correttamente l'utensile 20 lungo la direzione di avanzamento T, in modo che la seconda porzione 27b troncoconica venendo a contatto con la superficie frontale 83b e la superficie interna 84a di detta cavità 84, possa fondere localmente il metallo per attrito e penetrare progressivamente nella cavità 84. La fusione del metallo si allarga progressivamente fino ad interessare anche i bordi della sede passante 82a del secondo elemento 82.

Successivamente, la faccia anulare 29a della protrusione periferica 29 viene a contatto con la superficie di riscontro 82b dell'ulteriore elemento 82 (Figura 14B).

La protrusione periferica 29, con i valori di velocità di rotazione precedentemente definiti, fornisce grazie all'attrito generato con il contatto con la superficie di riscontro 82b, il calore necessario per fondere il metallo nella zona intorno alla sede passante 82a.

Nello stesso tempo, grazie alla sua particolare conformazione, la protrusione periferica 29 coopera con la protrusione centrale 27 per rimescolare il metallo fuso.

L'avanzamento dell'utensile 20 si arresta quando la parete frontale 28 dell'estremità operativa 26 riscontra la superficie di riscontro 82b.

In tal modo, l'utensile 20 realizza una saldatura 85 circolare od anulare fondendo inizialmente il metallo all'interno dell'elemento tubolare 81, ossia nella cavità 84, e successivamente all'esterno sulla superficie di riscontro 82b e sulla superficie frontale 83a.

In virtù della rotazione della protrusione centrale 27 e della protrusione periferica 29, la saldatura anulare 85 è formata dal metallo degli elementi 81, 82 fuso e mescolato, ciò conferendo maggiore omogeneità e dunque resistenza e solidità alla saldatura stessa.

L'impiego dell'utensile 20 dell'invenzione consente inoltre di eseguire in modo rapido ed agevole la saldatura dei condotti scambiatori 2 ai collettori 3, 4 ciò permettendo di assemblare in modo relativamente semplice e veloce lo scambiatore 1.

Con riferimento a Figure 15 e 16, sono illustrate rispettive varianti dell'utensile 120, 220 che differiscono dalla forma di realizzazione precedentemente descritta per le diverse dimensioni della protrusione centrale 127, 227 - ossia della prima porzione 127a, 227a cilindrica e della seconda porzione 127b, 227b troncoconica - e della protrusione periferica 129, 229. In particolare quest'ultima comprende una faccia anulare 129a, 229a avente larghezza ridotta ed una parete interna 129b, 229b maggiormente inclinata a formare un rispettivo angolo al vertice β compreso tra 90° e 120.

Il funzionamento di tali varianti dell'utensile non differisce in modo sostanziale da quello precedentemente descritto.

La prima porzione 127a, 227a sostanzialmente cilindrica è disposta per guidare l'utensile 120, 220 nel suo movimento di avanzamento lungo la direzione di avanzamento T, mentre la seconda porzione 127b, 227b troncoconica, più o meno lunga, è configurata per riscontrare e quindi fondere per attrito la superficie frontale 83a e la superficie interna 84a dell'estremità 83.

Figura 17 illustra un'ulteriore variante dell'utensile 320 che si differenzia dalle forme di realizzazione precedentemente descritte poiché la prima porzione 327a della protrusione centrale 327 ha anch'essa forma troncoconica, tale da formare con la seconda porzione 327b un unico membro di forma troncoconica.

La protrusione centrale troncoconica 327 presenta un ulteriore primo diametro DI', in corrispondenza della faccia frontale 328, ed un ulteriore secondo diametro D2', in corrispondenza di una faccia frontale libera 327d di detta protrusione centrale 327.

In questo caso, il valore dell'ulteriore primo diametro DI' è il medesimo del primo diametro DI sopra definito, mentre il valore dell'ulteriore secondo diametro D2' è pari a 0,75-0,85 volte il valore del diametro interno Di della cavità 84.

La lunghezza totale della protrusione centrale 327 è sostanzialmente pari a 0,5-2 volte il valore di detto diametro interno Di.

La protrusione periferica 329 è sostanzialmente uguale a quella della forma di realizzazione di Figure 12 e 13.

Come illustrato in Figura 18, durante il funzionamento la prima porzione 327a, poiché il secondo diametro D2' è minore del diametro interno Di della cavità 84, può essere agevolmente inserita in quest'ultima e fungere da guida per l'utensile 320 durante il suo movimento di avanzamento.

La seconda porzione 327b, quando viene a contatto con la superficie frontale 83b e con la superficie interna 84a della cavità 84, fonde localmente il metallo per attrito e penetra progressivamente nella cavità 84.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore per caldaia, comprendente una pluralità di condotti scambiatori (2; 2') adiacenti e paralleli ad un asse (X), fissati ad opposte estremità (2a, 2b) a mezzi collettori (3, 4; 3', 4') disposti per convogliare un fluido (F) da riscaldare attraverso detti condotti scambiatori (2; 2'), caratterizzato dal fatto che detti condotti scambiatori (2; 2') sono disposti attorno a detto asse (X) in modo tale da formare un vano interno (5; 5') disposto per ricevere fumi di combustione (S) in ingresso in detto scambiatore (1) e consentire una distribuzione pressoché radiale ed uniforme di detti fumi di combustione (S) in uscita attraverso detti condotti scambiatori (2; 2').
2. Scambiatore secondo la rivendicazione 1, in cui detti condotti scambiatori (2) sono fissati a detti mezzi collettori (3, 4; 3', 4') angolarmente distanziati in modo da formare un anello sostanzialmente concentrico a detto asse (X).
3. Scambiatore secondo la rivendicazione 2, in cui detti condotti scambiatori (2; 2') sono fissati a detti mezzi collettori (3, 4; 3', 4') in modo da formare una pluralità di anelli sostanzialmente concentrici e coassiali a detto asse (X).
4. Scambiatore secondo la rivendicazione 3, in cui detti condotti scambiatori (2; 2') di detta pluralità di anelli sono distanziati angolarmente in modo tale che un condotto scambiatore (2; 2') di un anello sia sostanzialmente affacciato ad un passaggio tra due condotti scambiatori (2; 2') attigui di un anello adiacente.
5. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun condotto scambiatore (2; 2') comprende un rispettivo elemento tubolare, allungato longitudinalmente.
6. Scambiatore una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi collettori comprendono primi mezzi collettori (3; 3') e secondi mezzi collettori (4; 4') cui sono fissate rispettivamente una prima estremità (2a; 2a') ed una seconda estremità (2b; 2b') di ciascun condotto scambiatore (2; 2').
7. Scambiatore secondo la rivendicazione 6, in cui dette estremità (2a, 2b) sono fissate a detti mezzi collettori (3, 4; 3', 4') tramite rispettive saldature realizzate tramite processo di saldatura per attrito con rimescolamento.
8. Scambiatore secondo la rivendicazione 6 oppure 7, in cui detti primi mezzi collettori (3; 3') e detti secondi mezzi collettori (4; 4') comprendono rispettive camere anulari (13, 14; 13', 14') in cui sfociano dette estremità (2a, 2b; 2a', 2b').
9. Scambiatore secondo la rivendicazione 8, in cui detti primi mezzi collettori (3; 3') comprendono mezzi a setto (16, 17) atti a divedere in almeno due volumi separati detta rispettiva camera anulare (13; 13').
10. Scambiatore secondo la rivendicazione 9, in cui detti primi mezzi collettori (3; 3') comprendono mezzi a raccordo d'ingresso (6) di detto fluido da riscaldare (F) e mezzi a raccordo di uscita (7) di detto fluido riscaldato (F'), detti mezzi a raccordo d'ingresso (6) e detti mezzi a raccordo di uscita (7) essendo in comunicazione di flusso con rispettivi volumi separati di detta camera anulare (13; 13').
11. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni da 6 a 10, in cui detti primi mezzi collettori (3; 3') comprendono un'apertura centrale (38; 38') per consentire l'ingresso dei fumi (S) in detto vano interno (5).
12. Scambiatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti condotti scambiatori (2) sono provvisti di mezzi ad aletta (8) per aumentare una superficie di scambio termico di detti condotti scambiatori (2).
13. Caldaia a condensazione comprendente mezzi scambiatori di calore (21; 31, 41) disposti in una camera di combustione (62) pressoché affacciati ad un bruciatore (65) di detta caldaia (60) ed in una camera di uscita (64) per recuperare calore da fumi caldi (S) in uscita da detta camera di combustione (62), caratterizzato dal fatto che detti mezzi scambiatori di calore (21; 31, 41) comprendono almeno uno scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12.
14. Caldaia secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi scambiatori di calore comprendono uno scambiatore di calore (21) provvisto una prima parte (21a), disposta in detta camera di combustione (62), e di una seconda parte (21b), disposta in detta camera d'uscita (64).
15. Caldaia secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi scambiatori di calore (31, 41) comprendono un primo scambiatore di calore (31), disposto in detta camera di combustione (62) ed affacciato a detto bruciatore (65), ed un secondo scambiatore di calore (41) disposto in detta camera di uscita (64).
16. Caldaia secondo la rivendicazione 15, in cui detto primo scambiatore di calore (31) e detto secondo scambiatore di calore (41) sono disposti adiacenti e sostanzialmente allineati ad un rispettivo asse (Y) di detta caldaia (1).
17. Caldaia secondo una delle rivendicazioni da 13 a 16, comprendente mezzi a paratia (66) per separare detta camera di combustione (62) da detta camera di uscita (64).
18. Caldaia secondo la rivendicazione 17, quando dipendente dalla rivendicazione 14, in cui detti mezzi a paratia (66) comprendono fori per il passaggio di condotti scambiatori (22) di detto scambiatore di calore (21) così da separare detta prima parte (21a) da detta seconda parte (21b) di detto scambiatore di calore (21).
19. Apparato di recupero calore associabile ad una caldaia per recuperare calore da fumi di combustione (S) in uscita da detta caldaia, comprendente mezzi di contenimento (51) atti a contenere mezzi scambiatori di calore (1) e provvisti di un condotto di ingresso (53) e di un condotto di uscita (54) per consentire ai fumi di combustione (S) rispettivamente di entrare in e uscire da detto apparato (50), caratterizzato dal fatto che detti mezzi scambiatori di calore (1) comprendono almeno uno scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12.
20. Apparato secondo la rivendicazione 19, in cui detto condotto di ingresso (53) è conformato in modo tale da convogliare detti fumi di combustione (S) provenienti da detta caldaia in un vano interno (5) formato da condotti scambiatori (2) di detti mezzi scambiatori di calore (1).
21. Apparato secondo la rivendicazione 19 oppure 20, in cui detti mezzi di contenimento (51) comprendono una porzione (55) disposta per avvolgere detti mezzi scambiatori di calore (1) e formare mezzi ad intercapedine (56) per convogliare detti fumi (S), che hanno attraversato detti condotti scambiatori (2), verso detto condotto di uscita (54).
22. Apparato secondo la rivendicazione 21, in cui detto condotto di uscita (54) è fissato ad un'apertura laterale di detti mezzi di contenimento (51).
23. Mezzi ad utensile associabili ad un dispositivo per saldare per attrito con rimescolamento un'estremità (83) di un primo elemento (81) ad una sede (82a) di un secondo elemento (82), comprendenti un corpo (25) estendentesi lungo un rispettivo asse longitudinale (W) e dotato di un'estremità operativa (26; 126; 226; 326) disposta per riscontrare superfici da saldare (83a, 84a, 82b) di detti elementi (81, 82) e provvista di una protrusione centrale (27; 127; 227; 327) proiettantesi da una parete frontale (28; 128; 228; 328) di detta estremità operativa (26; 126; 226; 326), caratterizzato dal fatto che detta protrusione centrale (27; 127; 227; 327) comprende una prima porzione (27a; 127a; 227a; 327a) disposta per essere inserita in una cavità (84) di detta estremità (83) così da guidare detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) durante la saldatura di detti elementi (81, 82), ed una seconda porzione (27b; 127b; 227b; 327b) interposta tra detta prima porzione (27a; 127a; 227a; 327a) e detta parete frontale (28; 128; 228; 328) ed atta a riscontrare e saldare dette superfici da saldare (83a, 84a, 82b).
24. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 23, in cui detta seconda porzione (27b; 127b; 227b; 327b) ha forma sostanzialmente troncoconica per riscontrare e saldare una superficie frontale (83a) di detta estremità (83) ed una superficie interna (84a) di detta cavità (84).
25. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 23 oppure 24, in cui detta prima porzione (27a; 127a; 227a) ha forma sostanzialmente cilindrica.
26. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 24 oppure 25, quando dipendente dalla rivendicazione 24, in cui detta seconda porzione (27b; 127b; 227b) troncoconica presenta un angolo al vertice (a) compreso tra 10° e 70°.
27. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 26, quando dipendente dalla rivendicazione 25, in cui detta seconda porzione (27b; 127b; 227b) comprende un primo diametro (DI) in corrispondenza di detta parete frontale (28; 128; 228) ed un secondo diametro (D2) coincidente con un diametro di detta prima porzione (27a; 127a; 227a).
28. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 27, in cui detto primo diametro (DI) è pari a circa 1,1-1,5 volte il valore di un diametro interno (Di) di detta cavità (84), detto secondo diametro (D2) essendo sostanzialmente uguale a detto diametro interno (Di).
29. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 28, in cui detta prima porzione (27a; 127a; 227a) e detta seconda porzione (27b; 127b; 227b) presentano rispettivamente una prima lunghezza (LI) ed una seconda lunghezza (L2) lungo detto asse longitudinale (W), detta prima lunghezza (LI) e detta seconda lunghezza (L2) essendo pari ciascuna a circa 0,25-1 volte il valore di detto diametro interno (Di) di detta cavità (84).
30. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 24, in cui detta prima porzione (327a) ha forma sostanzialmente troncoconica in modo da formare con detta seconda porzione (327b) una protrusione centrale (327) di forma sostanzialmente troncoconica.
31. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 30, in cui detta protrusione centrale (327) presenta un rispettivo angolo al vertice (α') compreso tra 10° e 70°.
32. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 31, in cui detta protrusione centrale (327) comprende un ulteriore primo diametro (DI'), in corrispondenza di detta parete frontale (328), ed un ulteriore secondo diametro (D2'), in corrispondenza di una rispettiva faccia frontale (327d) libera di detta protrusione centrale (327).
33. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 32, in cui detto ulteriore primo diametro (DI') è pari a circa 1,1-1,5 volte il valore di un diametro interno (Di) di detta cavità (84), detto ulteriore secondo diametro (D2') essendo pari a 0,75-0,85 volte il valore di detto diametro interno (Di).
34. Mezzi ad utensile secondo una delle rivendicazioni da 23 a 33, in cui detta protrusione centrale (27) comprende mezzi di invito (27c) previsti su una faccia frontale libera (27d) di detta protrusione centrale (27).
35. Mezzi ad utensile secondo una delle rivendicazioni da 23 a 34, in cui detta estremità operativa (26; 126; 226; 326) comprende inoltre una protrusione periferica (29; 129; 229; 329) proiettantesi da detta parete frontale (28; 128; 228; 328) e disposta attorno a detta protrusione centrale (27; 127; 227; 327).
36. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 35, in cui detta protrusione periferica (29; 129; 229; 329) comprende una faccia anulare (29a; 129a; 229a; 329a) atta a riscontrare e saldare tra loro una superficie frontale (83a) di detta estremità (83) ed una superficie di riscontro (82b) di detto secondo elemento (82).
37. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 36, in cui detta faccia anulare (29a; 129a; 229a; 329a) è collegata ad una parete laterale (25b) di detto corpo (25).
38. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 36 oppure 37, in cui detta faccia anulare (29a; 129a; 229a; 329a) è sostanzialmente piana e pressoché perpendicolare a detto asse longitudinale (W).
39. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 36 oppure 37, in cui detta faccia anulare (29a; 129a; 229a; 329a) è sostanzialmente convessa.
40. Mezzi ad utensile secondo una delle rivendicazioni da 36 a 39, in cui detta protrusione periferica (29; 129; 229; 329) comprende una parete interna (29b; 129b; 229b; 329b) che collega detta faccia anulare (29a; 129a; 229a; 329a) a detta parete frontale (28; 128; 228; 328), detta parete interna (29b; 129b; 229b; 329b) essendo inclinata in modo da formare una superficie divergente avente forma sostanzialmente troncoconica.
41. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 40, in cui detta parete interna (29b; 129b; 229b; 329b) forma un rispettivo angolo al vertice (β) compreso tra 70° e 120°.
42. Mezzi ad utensile secondo una delle rivendicazioni da 35 a 41, in cui detta protrusione periferica (29; 129; 229; 329) ha un'altezza (H) rispetto a detta parete frontale (28; 128; 228; 328) pari a 0,02-0,15 volte il valore di un diametro esterno (De) di detto corpo (25).
43. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 42, quando dipendente da una delle rivendicazioni da 36 a 40, in cui detta faccia anulare (29a; 129a; 229a; 329a) ha larghezza (M) pari a 0,01-0,15 volte il valore di detto diametro esterno (De).
44. Mezzi ad utensile secondo la rivendicazione 42 oppure 43, in cui detto diametro esterno (De) è pari a 1-1,3 volte il valore di un rispettivo diametro esterno di detto primo elemento (81).
45. Metodo per saldare un'estremità (83) di un primo elemento (81) tubolare ad una sede (82a) di un secondo elemento (82), caratterizzato dal fatto che detto saldare comprende saldare per attrito con rimescolamento detta estremità (83) a detta sede (82a) tramite mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) secondo una delle rivendicazioni da 23 a 44.
46. Metodo secondo la rivendicazione 45, in cui detto saldare comprende ruotare detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) attorno ad un asse longitudinale (W) di questi ultimi con una definita velocità angolare.
47. Metodo secondo la rivendicazione 46, in cui detto saldare comprende avvicinare detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) a detti elementi (81, 82) lungo una direzione di avanzamento (T) in modo tale da inserire una prima porzione (27a; 127a; 227a; 327a) di una protrusione centrale (27; 127; 127; 227; 327) di un'estremità operativa (26; 126; 226; 326) di detti mezzi ad utensile (20) in una cavità (84) di detta estremità (83).
48. Metodo secondo la rivendicazione 47, in cui detta direzione di avanzamento (T) è sostanzialmente parallela a detto asse longitudinale (W).
49. Metodo secondo la rivendicazione 47 oppure 48, in cui detto saldare comprende far avanzare detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320), guidati da detta prima porzione (27a; 127a; 227a; 327a) inserita in detta cavità (84), e portare una seconda porzione (27b; 127b; 227b; 327b) di detta protrusione centrale (27; 127; 227; 327) a riscontro di una superficie frontale (83a) di detta estremità (83) e di una superficie interna (84a) di detta cavità (84).
50. Metodo secondo la rivendicazione 49, in cui detto saldare comprende far avanzare ulteriormente detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) in modo tale che detta seconda porzione (27b; 127b; 227b; 327b) fonda per attrito porzioni di detta superficie frontale (83a) e di detta superficie interna (84a).
51. Metodo secondo la rivendicazione 49 oppure 50, in cui detto saldare comprende portare una protrusione periferica (29; 129; 229; 329) di detta estremità operativa (26; 126; 226; 326) a contatto con detta superficie frontale (83a) e con una superficie di riscontro (82b) di detto secondo elemento (82).
52. Metodo secondo la rivendicazione 51, comprendente far avanzare ulteriormente detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) in modo tale che detta protrusione periferica (29; 129; 229; 329) fonda per attrito porzioni di detta superficie di riscontro (82b) e di detta superficie frontale (83a).
53. Metodo secondo la rivendicazione 52, in cui detto saldare comprende arrestare detto avanzare quando una parete frontale (28; 128; 228; 328) di detta estremità operativa (26) riscontra detta superficie di riscontro (82b).
54. Metodo secondo la rivendicazione 53, in cui detto saldare comprende allontanare detti mezzi ad utensile (20; 120; 220; 320) da dette superfici da saldare (83a, 84a, 82b) dopo un tempo necessario a detta protrusione centrale (27; 127; 227; 327) e a detta porzione sporgente (29; 129; 229; 329) a rimescolare materiale fuso di detti elementi (81, 82) da saldare.