ITTO940872A1 - Scambiatore di calore per veicoli e procedimento per l'assemblaggio di una rete scambiatrice di calore. - Google Patents

Abstract

Scambiatore di calore per veicoli. In particolare condensatore per impianti di climatizzazione. Lo scambiatore comprende un pacco di alette (12) sostanzialmente piane ed una pluralità di tubi (14) fissati alle alette (12) mediante espansione meccanica. Ciascun tubo (14) ha una sezione trasversale oblunga e presenta un setto di irrigidimento (18) che si estende lungo l'asse minore della sezione trasversale del tubo (14) ed è formato integralmente con la parete del tubo (14).(fig.1).

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: "Scambiatore di calore per veicoli e procedimento per l'assemblaggio di una rete scambiatrice di calore”

La presente invenzione riguarda uno scambiatore di calore per veicoli, in particolare un condensatore per impianti di climatizzazione.

Gli scambiatori di calore per uso automobilistico possono essere divisi in due categorie fondamentali in funzione della tecnologia impiegata pèr la loro produzione. Queste categorie sono:

scambiatori di calore saldobrasati, e scambiatori di calore mandrinati o ad espansione meccanica.

Le suddette categorie si riferiscono al modo in cui viene realizzato il collegamento fra i tubi al cui interno passa il liquido termovettore e le alette metalliche che cedono il calore al flusso di aria di raffreddamento.

I condensatori saldobrasati sono formati in genere da tubi piatti piegati secondo una configurazione a serpentino e fra ciascuna coppia di rami adiacenti del tubo vengono inserite alette corrugate o ondulate. Il fissaggio fra le alette ed i rami del tubo viene ottenuto mediante un processo di saldobrasatura.

Nei condensatori mandrinati o ad assemblaggio meccanico, la rete scambiatrice di calore è formata da una pluralità di tubi e da un pacco di alette sostanzialmente piane. I tubi vengono inseriti entro corrispondenti fori allineati delle alette e l'assemblaggio tubi-alette è realizzato mediante espansione dei tubi dopo che essi sono stati inseriti con gioco entro i fori delle alette.

La presente invenzione riguarda specificamente gli scambiatori di calore del tipo ad assemblaggio meccanico e riguarda in particolar modo gli scambiatori destinati ad essere impiegati come condensatori negli impianti di condizionamento di veicoli.

I condensatori per impieghi automobilistici sono sottoposti a condizioni di lavoro molto più gravose rispetto ad esempio ai radiatori raffreddamento motore od agli scambiatori per il riscaldamento dell 'abitacolo.

In particolare, i condensatori sono sottoposti a pressioni del liquido termovettore che possono raggiungere valori superiori a 25 bar e temperature di oltre 110°C. Specifiche di fornitura richiedono generalmente che il condensatore non debba subire deformazioni permanenti in alcuna parte con pressione interna i tubi dell'ordine di 40 bar (pressione di prova), mentre con pressioni pari a due volte la pressione di prova (circa 80 bar) il condensatore non deve scoppiare.

Condizioni di esercizio cosi gravose impongono molti limiti nella scelta della sezione dei tubi e nel dimensionamento generale della rete di scambio termico. In particolare, si è visto che è molto difficile realizzare condensatori del tipo ad assemblaggio meccanico impiegando tubi con sezione oblunga, i quali consentirebbero di ottenere una maggiore efficienza di scambio termico rispetto ai tubi a sezione circolare.

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire uno scambiatore di calore destinato in particolare ad essere impiegato come condensatore per impianti di climatizzazione di tipo automobilistico, realizzato secondo la tecnologia dell’assemblaggio meccanico e dotato di tubi con sezione oblunga.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto realizzando uno scambiatore di calore avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1.

La presente invenzione riguarda inoltre un procedimento per l'assemblaggio di una rete scambiatrice di calore, le cui caratteristiche formano oggetto delle rivendicazioni 2, 3 e 4.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti nel corso della descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la fig.l è una vista prospettica schematica di uno scambiatore di calore secondo la presente invenzione,

la fig.2 è una vista prospettica schematica illustrante un utensile di mandrinatura utilizzato durante il procedimento secondo l’invenzione, e

la fig.3 è una vista schematica in pianta secondo la freccia III della fig.2.

Riferendosi inizialmente alla fig.l, con 10 è indicato nel suo insieme uno scambiatore di calore comprendente un pacco di alette metalliche 12 sostanzialmente piane munite di fori attraverso cui si estendono una pluralità di tubi 14 con sezione trasversale oblunga, nel caso specifico ovale. Nel seguito della descrizione e nelle rivendicazioni, per sezione trasversale "oblunga” si intende una qualunque sezione trasversale non circolare con un asse maggiore ed un asse minore e con questa dizione si intendono comprese sezioni trasversali ovali, ovoi-· dall, ellittiche ed anche sezioni piatte con due pareti parallele e due zone di raccordo semicircolari.

Riferendosi alle figg.2 e 3, ciascun tubo 14 è formato da una parete 16 e da un setto di irrigidimento longitudinale 18 che si estende lungo l'asse minore della sezione trasversale del tubo 14. Il tubo 14 viene ottenuto mediante estrusione ed è costituito di materiale metallico facilmente estrudibile, quale ad esempio alluminio o rame. Il setto di irrigidimento interno 18 è formato in modo integrale con la parete 16 durante l'estrusione del tubo.

Ciascun tubo 14 è inserito con leggero gioco entro una serie di fori allineati 20 delle alette 14. Di preferenza, in corrispondenza di ciascun foro 20 le alette 12 presentano un collare 22 che aderisce, a processo di assemblaggio completato, alla superficie esterna della parete del tubo.

Il fissaggio dei tubi 14 alle alette 12 viene ottenuto impartendo ai tubi una deformazione permanente mediante mandr inatura , tale da recuperare i giochi esistenti fra la superficie esterna del tubo e la superficie interna dei collari 22 e da provocare una deformazione elastica delle alette in corrispondenza dei fori 20. La deformazione del tubo viene ottenuta mediante un utensile di mandrinatura 24 includente due teste simmetriche 26 portate da aste 28 spostabili all'unisono nella direzione indicata dalle frecce 30 mediante un attuatore di tipo convenzionale {non illustrato). Ciascuna testa si inserisce in un rispettivo canale del tubo 14 ed esercita sul tubo una forza di deformazione F diretta lungo l'asse maggiore della sezione trasversale del tubo 14 (vedere la fig.3).

La forza di deformazione F viene applicata sulle zone 32 del tubo 14 aventi minore raggio di curvatura e provoca un’espansione del tubo dalla configurazione originale illustrata con linea a tratto e punto nella fig.3 alla configurazione finale illustrata nella stessa figura con linea a tratto continuo. La forza di deformazione F provoca una reazione che si scarica sul setto di irrigidimento 18. Dato che le forze di reazione prodotte dalle due tèste 26 sono di uguale ampiezza ed opposte fra loro, il setto 18 e la zona del tubo con maggiore raggio di curvatura risultano sostanzialmente indeformate al termine del processo di mandrinatura .

Le teste 26 presentano superfici interne di reazione dotate di uno scarico 34, in modo da concentrare la forza di reazione sulle zone di raccordo fra il setto di irrigidimento 18 e la parete 16 allo scopo di ridurre l'attrito di scorrimento durante la fase di mandrinatura.

Un tubo realizzato secondo la presente invenzione risulta particolarmente adatto per la fabbricazione di condensatori, in quanto presenta una forte resistenza ad alte pressioni interne. Questo consente una libera scelta delle dimensioni del tubo della sezione ovale in fase di dimensionamento dello scambiatore di calore. Grazie all’azione di irrigidimento del setto 18, è possibile, a parità di altre condizioni, ottenere una riduzione degli spessori della parete del tubo e quindi una riduzione del peso. Conseguentemente, essendo minore lo spessore della parete-dei tubo, il processo di espansione risulta più agevole.

Inoltre, mentre nei condensatori di tipo tradizionale le alette avevano una funzione strutturale, nel senso che dovevano contribuire a contenere la tendenza del tubo ad espandersi sotto l'azione della pressione del fluido, con la struttura secondo la presente invenzione è possibile ottenere una riduzione dei costi delle alette, poiché è sufficiente utilizzare per tali alette materiali con proprietà meccaniche più scadenti e di minore spessore.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore per veicoli, in particolare condensatore per impianti di climatizzazione, comprendente un pacco di alette (12) sostanzialmente piane ed una pluralità di tubi (14) ciascuno dei quali è inserito in una serie di tori allineati (20) delle alette (12), in cui l'assemblaggio tubi (14)-aletté (12) è realizzato mediante espansione dei tubi (14) dopo che essi sono stati inseriti con gioco entro i fori (20) delle alette (12), caratterizzato dal fatto che ciascun tubo (14) ha una sezione trasversale oblunga e presenta un setto di irrigidimento longitudinale (18) che si estende lungo l’asse minore della sezione trasversale del tubo ed è formato integralmente con la parete (16) del tubo (14).
2. 2. Procedimento per l’assemblaggio di una rete scambiatr ice.di calore includente un pacco di alette (12) sostanzialmente piane ed una pluralità di tubi (14) ciascuno dei quali è inserito in una serie di fori allineati (20) delle alette (12) ed è fissato al pacco di alette (12) mediante espansione meccanica, caratterizzato dal fatto che: si predispongono una pluralità di tubi (14) con sezione trasversale oblunga, aventi ciascuno un setto di irrigidimento longitudinale (18) che si estende lungo l'asse minore della sezione trasversale del tubo ed è formato integralmente con la parete (16) del tubo (14), si inseriscono i tubi (14) con gioco entro una serie di fori allineati (20) delle alette (12), e si esercita sui tubi (14) una forza di deformazione plastica (F) concentrata lungo l'asse maggiore della sezione trasversale di ciascun tubo ed applicata fra il setto di irrigidimento (18) e le due zone (32) del tubo (14) con minore raggio di curvatura .
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la forza di deformazione plastica (F ) per ciascun tubo (14) viene applicata per mezzo di un utensile di mandrinatura (24) dotato di due teste simmetriche (26) mobili all'unisono entro rispettivi canali del tubo (14) separati dal suddetto setto (18).
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette teste (26) dell'utensile di mandrinatura (24) esercita una forza di reazione sul suddetto 3etto (18) che è concentrata sulle zone di raccordo fra detto setto (18) e la parete (16) del tubo (14).