BR102012004655A2 - Trocador de calor para um veículo, dotado de uma grelha de proteção - Google Patents
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Abstract
TROCADOR DE CALOR PARA UM VEÍCULO, DOTADO DE UMA GRELHA DE PROTEÇÃO. Um Trocador de calor para um veículo, compreendendo um quadro (3), uma pluralidade de tubos paralelos (5) os quais se estendem entre dois lados opostos do quadro, um par de coletores (7a,7b), cada um dos quais estando disposto, grelha de proteção (10), montada em correspondência a uma face do trocador de calor e incluindo uma pluralidade de elementos de grelha paralelos, sendo que cada um de ditos elementos de grelha esta apto a tapar um correspondente tubo do trocador de calor.São previsto elementos de fixação e sustentação (15) através dos quais os bordos laterais opostos (13a,13b) da grelha de proteção são diretamente ligados e estavelmente fixados no quadro ou nos coletores, e através dos quais a grelha de proteção é mantida pelo trocador de calor, e meios de ancoragem (17) através dos quais um bordo inferior (13d) da grelha é mantido de modo não estável de um lado inferior do trocador de calor.
Description
Trocador de calor para um veículo, dotado de uma grelha de proteção.
A presente invenção se refere a um trocador de calor para um veículo, o qual compreende: um quadro; uma pluralidade de tubos paralelos os quais se estendem entre dois lados opostos do quadro; um par de coletores, cada um dos quais estando disposto, respectivamente, em correspondência a um de ditos dois lados opostos do quadro; e uma grelha de proteção, montada em correspondência a uma face do trocador de calor e incluindo uma pluralidade de elementos de grelha paralelos, sendo que cada um de ditos elementos de grelha esta apto a tapar um correspondente tubo do trocador de calor.
As grelhas de proteção são empregadas convencionalmente
nos veículos para proteger os trocadores de calor, tais como os radiadores e os condensadores.
De fato, é sabido que, durante a sua vida útil, um trocador de calor para destinado a uma aplicação automobilística está sujeito a danos provocados pelo impacto de pedregulhos durante a marcha do veículo. Uma dentre as soluções para eliminar, ou ao menos reduzir, o risco de danos prevê assim a aplicação de uma grelha de proteção sobre a face frontal do trocador de calor.
Uma solução deste tipo é descrita, por exemplo, na publicação EP O 980 504, a qual apresenta um radiador no qual a grelha de proteção é fixada nos tubos do radiador, através de um clipe.
Tal solução apresenta diversos inconvenientes. Antes de mais nada, uma vez que existem diversos radiadores com geometrias distintas para os tubos, faz-se necessário dispor de diversos clipes aptos a cada uma destas geometrias distintas. Além disto, uma vez que os clipes devem trabalhar de forma elástica, nos radiadores com espessura significativa os clipes podem ficar estruturalmente frágeis e pouco eficientes em uso. Ademais, no caso de montagem manual, a correta colocação do clipe somente pode ser verificada através de um controle visual. Um outro inconveniente está ligado ao fato de que a aplicação de componentes nos tubos pode apresentar uma influencia negativa sobre a integridade deste último, tanto no processo de produção quanto em uso. Ainda mais, visto que os clipes ficam em contato com os tubos do radiador, o calor emitido por estes últimos pode provocar uma dilatação dos clipes com o conseqüente enfraquecimento da retenção mecânica. Ademais, é difícil realizar uma união que não apresente qualquer vibração.
Um escopo da presente invenção é, portanto, aquele de tornar disponível um trocador de calor com uma grelha de proteção em grau de superar, ao menos em parte, os inconvenientes supra indicados.
Tal escopo é atingido, de acordo com a invenção, por um trocador de calor do tipo definido do início, no qual são previstos meios de fixação e sustentação através dos quais os bordos laterais opostos da grelha de proteção são diretamente ligados e estavelmente fixados no quadro ou nos coletores, e através dos quais a grelha de proteção é mantida pelo trocador de calor, e meios de ancoragem através dos quais um bordo inferior da grelha é mantido de modo não estável de um lado inferior do trocador de calor.
Uma assim prevista idéia de solução permite que se obtenha um sistema de montagem quase universal, uma vez que os meios de fixação e de sustentação e os meios de ancoragem não são influenciados pela geometria dos tubos, e podem, portanto serem utilizados em diversos modelos de trocadores. O maior grau de padronização da solução permite assim que seja verificada com objetividade a montagem correta. Além disto, à medida que se renuncia à fixação dos componentes nos tubos do trocador evita-se, de um lado, o risco de provocar danos em ditos tubos, e de outra parte elimina-se qualquer eventual influência negativa dos efeitos térmicos sobre a qualidade da retenção mecânica do conjunto. As formas de realização preferidas da invenção são
definidas nas reivindicações dependentes, as quais devem ser entendidas como parte integrante da presente descrição.
Ulteriores características e vantagens do trocador, de acordo com a invenção, ficarão mais claras a partir da seguinte descrição detalhada de algumas formas de realização do invento, feita com referência aos desenhos em anexo, fornecidos a título puramente ilustrativo e não limitativo, nas quais:
- A figura 1 é uma vista isométrica da parte inferior de um trocador de calor de acordo com a invenção;
- As figuras 2 e 3 são vistas, em escala ampliada, de detalhes indicados respectivamente pela flecha Il e pela flecha Ill da figura 1;
- A figura 4 é uma vista em escala ampliada, e de baixo, de um detalhe de acordo com a flecha IV da figura 1;
- As figuras 5 e 6 são vistas, respectivamente frontal e superior, de uma grelha de proteção do trocador de calor da figura 1;
- As figuras 7 e 8 são vistas que mostram uma segunda forma de realização, respectivamente com e sem a grelha de proteção;
- A figura 9 é uma vista lateral em escala ampliada de um detalhe, de acordo com a flecha IX da figura 7;
- As figuras 10 e 11 são vistas em escala ampliada de detalhes indicados respectivamente pelas flechas X e Xl da figura 7; e
- A figura 12 é uma vista simplificada em secção transversal de uma porção inferior do trocador de calor da figura 7.
Na descrição que segue, e nas reivindicações, os termos espaciais "superior", "inferior", "lateral", "frontal" e "posterior", e outros similares fazem referência conhecida disposição de instalação no trocador de calor no veículo.
O trocador de calor pode ser, por exemplo, um radiador, um condensador, um intercooler ou um resfriador de óleo.
Com referência as figuras de 1 a 6, um trocador de calor, de
acordo com a invenção, é indicado, no seu conjunto, por 1.
O trocador 1 compreende convencionalmente um quadro 3, o qual inclui placas laterais direita e esquerda 3a, 3b, uma placa superior, não visível nas figuras, e uma placa inferior, visível na figura 4 e indicada por 3d. As ditas placas interconectadas entre elas de modo convencional para formar o quadro 3.
O trocador 1 compreende, além disto, uma pluralidade de tubos paralelos 5 que se estendem entre os lados opostos do quaro 3. No exemplo em consideração, o trocador é do tipo com tubos horizontais e, portanto, os tubos 5 se estendem entre as placas laterais direita e esquerda 3a, 3b do quadro 3. Nos interstícios entre os tubos 5 podem estar dispostas aletas, não ilustradas.
O trocador 1 compreende, além disto, um par de coletores 7a, 7b, cada um dos quais é respectivamente disposto em correspondência a um de ditos dois lados opostos do quadro 3. No exemplo em consideração, os coletores 7a, 7b estão dispostos em correspondência das placas laterais direita e esquerda 3a, 3b do quadro 3. Tais coletores 7a, 7b são em geral, mas não exclusivamente, de material plástico.
O trocador 1 compreende, além disto, uma grelha de proteção 10, montada em correspondência de uma face (em particular, na face frontal) do trocador de calor 1 e inclui uma pluralidade de elementos de grelha 11 paralelos, sendo que cada um de ditos elementos de grelha 11 está apto a encostar em um correspondente tubo 5 do trocador de calor 1. A grelha de proteção 10 é, em particular, um elemento realizado em uma peça única de plástico ou de material metálico, e os elementos de grelha 11 são constituídos de barras afastadas uma das outras, com um passo correspondente ao passo dos tubos do trocador. As barras estar ligadas entre elas por meio de ponto de reforço. A grelha de proteção 10 compreende bordos laterais direito
e esquerdo 13a, 13b, um bordo superior 13c e um bordo inferior 13d, os quais delimitam a área de extensão dos elementos de grelha 11. A grelha de proteção 10 pode se estender de modo a cobrir todo o trocador, ou então apenas a porção inferior deste, tal como no exemplo ilustrado. No trocador ilustrado estão previstos meios de fixação os e
de sustentação 15 através dos quais os bordos laterais 13a, 13b da grelha de proteção estão diretamente ligados e fixados de forma estável nos coletores 7a, 7b e através dos quais a grelha de proteção 10 é suportada pelo trocador de calor 1, e meios de ancoragem 17 através dos quais o bordo inferior 13d da grelha de proteção 10 é retido de forma não estável em um lado inferior do trocador de calor 1.
Para os fins da presente invenção, entende-se que dois elementos estão "diretamente" ligados um em relação ao outro no caso em que não existe nenhum elemento intermediário que os ligue, a exceção dos meios de fixação e de sustentação. Além disto, entende-se que dois elementos estão fixado "de forma estável" um no outro no caso em que estes possam ser parados, um do outro, desabilitando ou removendo os meios de fixação e de sustentação, os quais, portanto realizam uma ligação de tipo não móvel. Por fim, afirma-se que o bordo inferior da grelha de proteção
é retido "de forma não estável" no lado inferior do trocador de calor, através dos meios de ancoragem, no sentido em que a retenção operada pelos meios de ancoragem falta, ou deixa de existir, quando se desabilitam ou removem os meios de fixação e de sustentação os quais operam a fixação estável da grelha no trocador de calor. Em particular, a retenção "não estável" é obtida graças ao fato de que o bordo inferior da grelha de proteção empenha com interferência o lado inferior do trocador de calor.
No exemplo ilustrado, os meios de fixação e de sustentação são constituído, para cada bordo lateral da grelha de proteção 10, de um par de aletas tipo mola de engate por encaixe 15a, 15b e por uma formação de centralização e sustentação 16a, 16b, sendo que as aletas tipo mola 15a, 15b e as formações de centralização e de sustentação 16a, 16b são recavadas sobre o corpo do respectivo coletor 7a, 7b.
Cada uma das aletas tipo mola 15a, 15b se estende de acordo com uma direção perpendicular em relação ao plano do trocador e são dispostas de modo tal a poderem se defletir de acordo com uma direção vertical, sendo previsto um respectivo dente de parada 15c, 15d apto a empenhar ou engatar uma correspondente porção da grelha de proteção 10. Para tal escopo, cada um dos bordos laterais 13a, 13b da grelha de proteção é dotado de uma respectiva porção em orelha 14a, 14b a qual se estende lateralmente de modo a se sobrepor ao respectivo coletor 7a, 7b, e apresenta uma janela 14c, 14d apta a ser empenhada ou engatada por clique pelo correspondente par de aletas tipo mola de engate por clique 15, 15b. Tal como pode ser visto nas figuras, uma das janelas 14c, 14d (no exemplo, aquela a direita 14c) apresenta uma amplitude maior na direção horizontal, de modo a compensar eventuais tolerâncias de fabricação.
Cada um das formações de centralização e de sustentação 16a, 16b se estende de acordo com uma direção perpendicular ao plano do trocador e apresenta uma secção em T. Cada uma das formações de centralização e de sustentação 16a, 16b está apta a ser inserida em uma abertura com forma de T 14e, 14f recavada na respectiva porção a orelha 14a, 14b. Tal como pode ser observado através das figuras, uma das aberturas conformadas 14e, 14f (no exemplo, aquela da direita 14e) apresenta uma amplitude maior na direção horizontal, para compensar eventuais tolerâncias de fabricação.
Enquanto as aletas tipo mola de engate por clique 15a, 15b exercem principalmente (ou exclusivamente) uma função de retenção da grelha de proteção 10 em uma direção perpendicular ao plano do trocador, a centralização nas direções paralelas ao plano do trocador e a sustentação da grelha de proteção 10 são assumidos preferencialmente (ou exclusivamente) pelas formações de centralização e de sustentação 16a, 16b.
Em uma formal alternativa de realização, não ilustrada, os meios de fixação e de sustentação são constituído de parafusos ou cavilhas inseridos em correspondentes furos recavados nos bordos laterais 13a, 13b, e empenham correspondentes sede recavadas no corpo dos coletores 7a, 7b de modo a fixarem estavelmente a grelha de proteção nestes. Em tal caso, as funções de fixação, centralização e sustentação são realizadas pelos mesmos elementos.
Com referência em particular as figuras 4 e 6, os meios de ancoragem 17 supra citados são constituídos por ao menos uma porção em forma de gancho 17a recavada integralmente sobre e estendendo-se posteriormente do bordo inferior 13d da grelha de proteção 10. A dita ao menos uma porção em forma de gancho 17a está apta a empenhar uma correspondente porção da placa inferior 3d do quadro 3 do trocador de calor, de modo tal a reter, de forma não estável o bordo inferior 13d da grelha de proteção 10 no lado inferior do trocador de calor 1. Tal meio permite reduzir ou eliminar eventuais vibrações associadas com a parte central inferior da grelha de proteção 10, sem, contudo necessitar de operações complexas de acoplamento durante a montagem da grelha no trocador.
De preferência, para reduzir ou para eliminar eventuais vibrações associadas com a parte central superior da grelha de proteção, sobre o bordo superior 13c da grelha de proteção 10 é recavada integralmente uma formação de empenho (não ilustrada) apta a empenhar por engate um (ou dois) dos tubos 5 do trocador de calor.
Ainda mais preferivelmente, sobre a grelha de proteção 10 é recavada ao menos uma armação de cambota de pré carga, a qual em condição montada solicita elasticamente os elementos da grelha 11 contra os tubos 5 do trocador para reduzir ulteriormente o aparecimento de vibrações. De forma alternativa ao adicionalmente, podem estar presentes, além disto, uma ou mais nervuras de pré carga.
De forma alternativa ao adicionalmente, entre a grelha de proteção 10 e os tubos 5 do trocador é interposto um elemento anti vibratório (não ilustrado), de um material em grau de amortecer os choques, tal como por exemplo de borracha, disposto de modo a ficar comprimido entre a grelha de proteção 10 e os tubos 5. Tal elemento anti vibratório pode ser montado mecanicamente sobre a grelha de proteção 10, ou então estampado sobre esta.
Com referência as figuras de 7 a 11, é ilustrada uma segunda forma de realização de um trocador de calor de acordo com a invenção, no seu todo indicado por 1. Os elementos correspondentes àqueles da forma de realização precedente foram indicados com os mesmos números de referência e, para o que ora não especificamente descrito, faz-se a referência a parte precedente da descrição. A segunda forma de realização das figuras 7 a 11 se diferencia da precedente principalmente pelo fato de que o trocador é realizado de acordo com um esquema de tubos verticais.
No exemplo em consideração, os tubos 5 se estendem portanto entre as placas superior 3c e inferior 3d do quadro 3, e os coletores 7a, 7b estão dispostos em correspondência a tais placas. No trocador ilustrado são previstos meios de fixação e de
sustentação 15 através dos quais os bordos laterais 13a, 13b da grelha de proteção 10 são diretamente ligados e estavelmente fixados nas placas laterais 3a, 3b, e através dos quais a grelha de proteção 10 é suportada pelo trocador de calor 1, e meios de ancoragem 17 através dos quais o bordo inferior 13d da grelha de proteção 10 é retido de forma não estável em um lado inferior do trocador de calor 1.
No exemplo ilustrado, os meios de fixação e de sustentação são constituídos, para cada bordo lateral da grelha de proteção 10, por um par de aletas em mola de empenho por clique 15a, 15b e por uma formação de centralização e sustentação 16a, 16b, sendo que as aletas tipo mola 15a, 15b e as formações de centralização e sustentação 16a, 16b são recavadas em parte sobre um elemento de suporte 21a, 21b fixado, por exemplo através de rebites, na respectiva placa lateral 3a, 3b.
Por sua vez, cada bordo lateral 13a, 13b, da grelha de proteção é ditado de uma respectiva porção de acoplamento 23a, 23b disposta de forma a se sobrepor ao respectivo elemento de suporte 21a, 21b, e apresentando uma janela 14c, 14d apta a ser empenhada por engate tipo clique pelo correspondente par de aletas tipo mola de engate tipo clique 15a, 15b.
Cada formação de centralização e de sustentação 16a, 16b está apta a ser inserida em uma abertura conformada em T 14e, 14f recavada na respectiva porção de acoplamento 14a, 14b.
Com referência em particular a figura 12, os meios de ancoragem 17 supra citados são constituídos por ao menos uma porção em lingüeta 17a recavada integralmente sobre e se estendendo para baixo do bordo inferior 13d da grelha de proteção 10. A dita ao menos uma porção em lingüeta 17a está apta a empenhar uma correspondente fenda da placa inferior 3d do quadro 3 do trocador, de modo tal a manter de forma não estável o bordo inferior 13d da grelha de proteção 10 no lado inferior do trocador de calor 1. Tal solução permite reduzir ou eliminar eventuais vibrações associados com a parte central inferior da grelha de proteção 10, sem contudo necessitar de operações complexas de acoplamento durante a montagem da grelha sobre o trocador.
Tal como pode ser visto nas figuras 7 e 9, entre a grelha de proteção 10 e os tubos 5 do trocador de calor é interposto um elemento anti vibratório 25, feito de material em grau de aturdir os choques, tal como por exemplo de borracha, disposto de modo a ficar comprimido entre a grelha de proteção 10 e os tubos 5. Tal elemento anti vibratório pode ser montado mecanicamente sobre a grelha de proteção 10, ou então estampado sobre esta. No exemplo ilustrado, o elemento anti vibratório 25 é fixado de forma mecânica na correspondente porção da grelha de proteção 10, através de cavilhas recavadas integralmente sobre o elemento anti vibratório 25 e inseridas em correspondentes furos recavados na grelha de proteção.
Claims (12)
1. Trocador de calor para um veículo, compreendendo: um quadro (3); uma pluralidade de tubos paralelos (5) os quais se estendem entre dois lados opostos do quadro; um par de coletores (7a, 7b), cada um dos quais estando disposto, respectivamente, em correspondência a um de ditos dois lados opostos do quadro; e uma grelha de proteção (10), montada em correspondência a uma face do trocador de calor e incluindo uma pluralidade de elementos de grelha paralelos, sendo que cada um de ditos elementos de grelha esta apto a tapar um correspondente tubo do trocador de calor, caracterizado pelo fato de que são previstos meios de fixação e sustentação (15) através dos quais os bordos laterais opostos (13a, 13b) da grelha de proteção são diretamente ligados e estavelmente fixados no quadro ou nos coletores, e através dos quais a grelha de proteção é mantida pelo trocador de calor, e meios de ancoragem (17) através dos quais um bordo inferior (13d) da grelha é mantido de modo não estável de um lado inferior do trocador de calor.
2. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de fixação e de sustentação são constituídos, para cada bordo lateral da grelha de proteção (10), de um par de aletas tipo mola com engate tipo clique (15a, 15b) aptas a empenhar por engate uma correspondente janela (14c, 14d) disposta em correspondência do bordo lateral da grelha de proteção, e de uma formação de centralização e de sustentação (16a, 16b) apta a ser inserida em uma correspondente abertura conformada (14e, 14f) disposta em correspondência do bordo lateral da grelha de proteção, sendo que a sustentação da grelha de proteção (10) sobre o trocador de calor (1) é principalmente feita pela formação de centralização e de sustentação (16a, 16b).
3. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada aleta tipo mola (15a, 15b) se estende segundo uma direção perpendicular ao plano do trocador de calor e é disposta de modo tal a estar apta a ser defletida segundo uma direção vertical, sendo dotada de um respectivo dente de parada (15c, 15d) apto a empenhar uma correspondente porção da grelha de proteção (10).
4. Trocador de calor, de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que cada formação de centralização e de sustentação (16a,16b) se estende de acordo com uma direção perpendicular ao plano do trocador e apresenta uma secção em T, a correspondente abertura conformada (14e,14f) possuindo uma forma em T correspondente.
5. Trocador de calor, de acordo com uma dentre as reivindicações de 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a janela (14c) e a abertura conformada (14e) associada a um dor bordos laterais (13a) da grelha de proteção apresentam uma amplitude maior na direção horizontal com relação à janela (14d) e uma abertura conformada (14f) associada ao outro dentre os bordos laterais (13b) da grelha de proteção.
6. Trocador de calor, de acordo com uma dentre as reivindicações de 2 a 5, caracterizado pelo fato de que as aletas tipo mola (15a,15b) e as formações de centralização e de sustentação (16a, 16b) são recavadas integralmente ou sobre o corpo dos ditos coletores (7a, 7b), ou sobre elementos de suporte (21a, 21b) respectivamente fixados nas placas laterais (3a, 3b) do quadro.
7. Trocador de calor, de acordo com uma dentre as reivindicações de 2 a 6, caracterizado pelo fato de que as ditas janelas e abertura conformadas são dispostas sobre respectivas porções em orelha (14a, 14b) que se estendem lateralmente a cada um dos bordos laterais (13a, 13b) da grelha de proteção.
8. Trocador de calor, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de fixação e de sustentação são constituídos por parafusos ou cavilhas inseridos nos correspondentes furos recavados nos bordos laterais (13a, 13b) da grelha de proteção, e empenhando correspondentes sedes dispostas sobre o quadro ou sobre os coletores de modo a fixarem, de forma estável, a grelha de proteção nestes.
9. Trocador de calor, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de ancoragem são constituídos de ao menos uma porção em forma de gancho (17a) recavada integralmente sobre e se estendendo posteriormente do bordo inferior (13d) da grelha de proteção (10), dita ao menos uma porção em forma de gancho (17a) estando apta e empenhar uma correspondente porção de uma placa inferior (3d) do quadro (3) do trocador de calor.
10. Trocador de calor, de acordo com uma dentre as reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de ancoragem são constituídos por ao menos uma porção em lingüeta (17a) recavada integralmente sobre e se estendendo na direção para baixo do bordo inferior (13d) da grelha de proteção (10), a dita ao menos uma porção em lingüeta (17a) estando apta a empenhar uma fenda de uma placa inferior (3d) do quadro (3) do trocador de calor.
11. Trocador de calor, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que sobre a grelha de proteção (10) é recavada ao menos uma armação de cambota de pré carga apta a solicitar elasticamente ao menos um dos elementos da grelha (11) contra ao menos um dos tubos (5) do trocador de calor.
12. Trocador de calor, de acordo com uma qualquer dentre as reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a grelha de proteção (10) é dotada de uma elemento anti vibratório (25), feito em material em grau de aturdir os choques, o qual é disposto de modo a ser comprimido entre a grelha de proteção (10) e os tubos (5) do trocador de calor.
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