ITPN950008U1 - Tubo deformabile a superficie interna di sezione intermittentemente variabile - Google Patents

Description

diverse; in particolare sono noti tubi dotati di profilo esterno sostanzialmente ondulato oppure dotati di profilo esterno che presenta una successione di prominenze verso l'esterno, i lati opposti di dette prominenze essendo sostanzialmente paralleli.

E' <'>stato tuttavia riscontrato che se la profondità' dell'ondulazione e‘ modesta rispetto al diametro del tubo lo scambio termico ne viene limitato; la cosa e' facilmente spiegabile con il fatto che in questo caso l ' incremento della superficie esterna uti le al lo scambio di calore e' modesto rispetto al la superficie esterna di un tubo cilindrico avente il medesimo diametro.

Sfortunatamente e' stato sperimentato che se viceversa si impiegano tubi dotati di una ondulazione pronunciata per aumentare lo scambio termico, allora detti tubi diventano fastidiosamente rumorosi poiché' emettono un tipo di suono simile ad un coro di fischietti.

Anche questo fenomeno e’ facilmente spiegabile: infatti le pareti di ogni prominenza disposte nel senso del flusso di gas, ricevendo la pressione turbolenta di detto flusso, si mettono in vibrazione ed emettono corrispondenti onde sonore, le quali si propagano all'Interno della prominenza ed incidono con la maggior parte della loro energia contro la parete opposta disposta frontalmente della medesima prominenza. Ciò' determina una sollecitazione anche di tale Descrizione del Brevetto per Modello di Utilità intitolato: "TUBO DEFORMABILE A SUPERFICIE INTERNA DI SEZIONE INTERMITTENTEMENTE VARIABILE

Il trovato si riferisce ad un tubo metallico, deformabile, atto a ad essere impiegato per il convog1lamento di fluidi, in particolare di gas, e contemporaneamente come scambiatore di calore.

In particolare detto tubo metallico e' utilizzato per convogliare un flusso di gas combusti proveniente da un bruciatore a gas, il quale tubo viene introdotto in una camera di cottura di un forno per la cottura di alimenti, in particolare per collettività'.

Il flusso caldo di gas combusti che percorrono il tubo ne determina un riscaldamento delle pareti, che a loro volta trasferiscono il calore ricevuto all'atmosfera presente nella camera di cottura in cui detto tubo e' alloggiato.

Sono noti tubi metallici deformabili la cui superficie esterna e’ ondulata o corrugata in modo da assumere forme parata, la quale a sua volta riflette l'energia ricevuta emettendo a sua volta onde sonore all'interno della prominenza; il fenomeno si ripete quindi iterativamente, e produce un effetto ben noto come "effetto fischietto" ma amplificato dall'elevato numero di corrugazionl o prominenze. Tale tipo di tubo, che offre eccellenti proprietà' di scambio termico, e' quindi inaccettabile per la fastidiosa rumorosità' emessa, in particolare nell’applicazione citata. E' altresi' universalmente noto un tipo di tubo costituito generalmente da una superficie interna sostanzialmente cilindrica e dotata sulla superficie esterna di una pluralità' di alette atte a costituire elementi facilitanti lo scambio di calore.

Tali alette possono essere realizzate In uno dei tanti modi noti allo stato della tecnica, ad es. riportando alette precedentemente realizzate a parte, o per lavorazione della porzione esterna del tubo, oppure realizzando il tubo per stampaggio oppure, come divulgato dal brevetto 1t. per modello di utilità’ (dom.) n. TO 93A000155 "Tubo metallico deformabile ed alettato a superficie interna sostanzialmente continua", dotando il tubo di un'a1ettatura radiale esterna ricavata di pezzo con il tubo stesso, dette alette essendo formate da un corrugamento schiacciato della superficie esterna del tubo e distanziate da tratti di tubo sostanzialmente cilindrici.

Tutti tali tubi pero’ sono sostanzialmente lo stesso tipo di tubo cilindrico dotato di tradizionali alette esterne, e si φ differenziano solo per le modalità' realizzative di dette alette, le quali si ottengono schiacciando ad intervalli opportune porzioni della superficie del tubo medesimo.

Pertanto tutti tali tubi presentano comuni caratteristiche funzionali: in particolare essi non emettono una specifica rumorosità', ma evidentemente offrono anche uno scambio termico molto limitato, dovuto al fatto che, come si può' subito verificare, a parità' di lunghezza e diametro interno del tubo, l'area della superficie Interna di scambio termico e' inferiore alla corrispondente superficie esterna dello stesso tratto di tubo; cio' penalizza il trasferimento di calore specie se il coefficiente convettivo di scambio termico dei gas Interni al tubo risulta inferiore a quello esterno.

Tale circostanza fa assimilare detto tratto di tubo alettato ad un tubo cilindrico, il tubo alettato potendo migliorare le sue prestazioni aumentando la densità' e il diametro delle alette. Tuttavia ciò' richiede, durante la produzione, un maggior onere economico, e nell'uso un maggiore spazio disponibile, cosa non sempre ottenibile, come nel caso citato dell'applicazione in un forno di cottura.

E' quindi scopo del trovato attuare tubi metallici deformabili con ottime proprietà' di scambio termico, che siano silenziosi quando percorsi da un flusso continuo e rilevante di gas, e che siano facilmente ed economicernente producibili con le tecnologie ed i materiali industrialmente disponibili.

Il trovato verrà meglio compreso dalla seguente descrizione, a solo titolo esemplificativo non limitativo e con riferimento agli allegati disegni, in cui:

- la fig. la e lb mostrano rispettivamente un tubo scambiatore diritto e un tubo scambiatore piegato, entrambi secondo lo stato dell’arte,

- la fig. 2 mostra una sezione longitudinale mediana di un tubo scambiatore secondo il trovato.

- la fig. 3 mostra una porzione di una sezione di un tubo scambiatore secondo il trovato.

Riferendosi alla figura 2, viene mostrato un tubo secondo il trovato: esso consiste sostanzialmente di un tubo metallico prefer ibi lmente cilindrico 1 sulla cui superficie esterna sono disposti una pluralità' di corrugamenti 2 disposti di pezzo e realizzati mediante una lavorazione della stessa superficie metallica costituente la superficie esterna .

Il materiale costituente il tubo e' uno dei metalli generalmente usati allo scopo, come acciaio, ottone, rame, alluminio etc., per garantire sia ottimali proprietà' di lavorazione del tubo sia una buona lavorabilita' e resistenza meccanica.

Preferibilmente detti corrugamenti sono disposti ad intervalli regolari sulla superficie del tubo.

La loro forma e' sostanzialmente a cuspide e termina ad angolo, nel senso che se si seziona il tubo con un piano passante per il suo asse mediano, si ottiene un profilo come in fig. 2, cioè' un profilo che mostra la successione di coppie di angoli contrapposti, sporgenti verso l'esterno, le cui rispettive coppie di lati sono formati da segmenti sostanzialmeta simmetrici rispetto all'asse 3 del tubo.

La sostanziale si lenz iosita' di detto tubo e' cosi' spiegabile: se un'onda sonora "A" provocata da una qualsiasi turbolenza del gas colpisce la parete interna 4, opposta al senso di movimento del gas, di uno di detti corrugamenti 2, nel caso piu' generale la maggior frazione dell'energia dell'onda riflessa "B" e' ancora rivolta verso l'Interno del tubo e in senso contrarlo al movimento del gas, e solo una frazione minore "M" viene diretta verso la parete interna opposta 5 del rispettivo corrugamento, data l'inclinazione "a" dei lati di detto corrugamento .

E' stato in effetti sperimentato che se tale angolo "a" aumenta, aumenta in corrispondenza la silenziosita ' del tubo poiché' aumenta la frazione di energia che viene riflessa da una parete interna di detti corrugamenti verso l'interno del tubo rispetto all'energia che viene riflessa contro la parete interna opposta, come mostrato in fig. 3.-Tuttavia e' anche evidente che al l' aumentare di detto angolo "a" diminuisce la capacita' di scambio termico, dato che corrispondentemente diminuisce la superficie esterna di scambio.

Infatti, nel caso limite che tale angolo "a" raggiunga il suo valore massimo di 90°, allora le corrugazioni vengono totalmente annullate ed il tubo diventa un tubo semplicemente cilindrico, che quindi presenta ottimali caratteristiche di silenziosi ta ' ma le peggiori proprietà' di scambio termico.

Inoltre un tubo del tipo descritto e' atto ad essere piegato e deformato per assumere la forma desiderata, senza perdere eccessivamente le sue proprietà' di scablatore di calore e di silenziosita '.

E' naturalmente compreso nell'ambito del trovato un tipo di tubo in cui dette corrugazioni si susseguono ininterrottamente, essendo del tutto annullate le porzioni di tubo aventi sezione cilindrica.

Naturalmente l'esperto del settore e' perfettamente in grado di realizzare un tubo come descritto utilizzando una delle numerose tecniche produttive note allo stato della tecnica, come anche di scegliere l'angolo "a" p1u' adatto per ottenere il desiderato compromesso tra i requisiti richiesti .

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) - Tubo metallico deformabile dotato di una pluralità' di porzioni longitudinali aventi sezione variabile (2), caratterizzato dal fatto che la sezione longitudinale mediana di ciascuna di dette porzioni a sezione variabile presenta la forma di una successione di due angoli contrapposti (a), sporgenti verso l'esterno, le cui coppie di lati (4, 5) sono formati da segmenti sostanzialmete simmetrici rispetto all'asse (3) del tubo, detta successione essendo ordinatamente disposta lungo la superficie esterna del tubo.
2. 2) Tubo metallico deformabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere inoltre dotato di una seconda pluralità' di porzioni longitudinali aventi sezione cireo lare (1 ).
3. 3) Tubo metallico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dette porzioni di tubo a sezione circolare sono intervallate da dette porzioni di tubo a sezione variabile.