BR102016003337A2

BR102016003337A2 - Permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido utilizando um arrefecedor líquido

Info

Publication number: BR102016003337A2
Application number: BR102016003337-3A
Authority: BR
Inventors: Steven Meshenky; Christopher Michael Moore
Original assignee: Modine Manufacturing Company
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2019-10-08
Also published as: US20160245597A1; BR102016003337B1; CN105909370B; MX2016002334A; US10619946B2; DE102016001391A1; CN105909370A

Abstract

permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido utilizando um arrefecedor líouido um permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido através de um arrefecedor líquido inclui uma pilha de placas de fluxo de arrefecedor estendendo em uma direção de empilhamento. um invólucro rodeia a pilha de placas de fluxo de arrefecedor para pelo menos parcialmente definir o caminho de fluxo para o ar comprimido, e inclui uma primeira parede geralmente disposta em um plano paralelo à direção de empilhamento, uma segunda parede unida à primeira parede e geralmente disposta em um segundo plano perpendicular à direção de empilhamento, uma porta de arrefecedor fornecida sobre uma surerfície exterior da primeira parede, uma abertura fornecida em uma superfície interior das segundas paredes, e um caminho de fluxo de arrefecedor estendendo através do interior de ambas a primeira parede e a segunda parede entre a porta de arrefecedor e a abertura.

Description

PERMUTADOR DE CALOR PARA ARREFECIMENTO DE UM FLUXO DE AR COMPRIMIDO UTILIZANDO UM ARREFECEDOR LÍQUIDO

FUNDAMENTOS [001] Arrefecedores de ar de carga são utilizados em conjunto com sistemas de motor de combustão interior turbinado. Em tais sistemas, energia residual a partir da exaustão de combustão é recuperada por meio de uma turbina de expansão de exaustão, e a energia recuperada é usada para comprimir ou impulsionar a pressão do ar de entrada (referido como ar de carga) a ser fornecida para o motor. Isto eleva a pressão de operação de motor, aumentando, deste modo, a eficiência térmica e fornecendo uma maior economia de combustível.

[002] A compressão do ar de carga utilizando os gases de exaustão tipicamente conduz a um aumento substancial na temperatura do ar. Este aumento de temperatura pode ser indesejável por pelo menos duas razões. Primeiro, a densidade do ar é inversamente proporcional à sua temperatura, de modo que a quantidade de massa de ar que entra nos cilindros de combustão em cada ciclo de combustão é menor quando a temperatura do ar é elevada, levando a saída de motor reduzida. Em segundo lugar, a produção de emissões indesejáveis e/ou prejudiciais, tais como óxidos de nitrogênio, aumenta à medida que aumenta a temperatura de combustão. Os níveis de emissões de motores de combustão interior são fortemente regulados, frequentemente tornando necessário controlar a temperatura do ar que entra nas câmaras de combustão para uma temperatura que é relativamente próxima da temperatura de ar ambiente. Como resultado, arrefecimento do ar de carga usando

2/18 arrefecedores de ar de carga tem se tornado comum para os motores turbinados.

[003] Em algumas aplicações, o ar de carga é arrefecido usando um arrefecedor líquido (por exemplo, arrefecedor de motor). Alguns tipos conhecidos destes arrefecedores de ar de carga arrefecidos por líquido incluem um núcleo metálico com passagens de líquido fechadas dispostas em uma relação de transferência de calor para passagens de ar, e um invólucro em torno do núcleo para dirigir o fluxo de ar de carga através das passagens de ar.

SUMÁRIO [004] De acordo com uma modalidade da invenção, um permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido através de um arrefecedor líquido inclui uma pilha de placas de fluxo de arrefecedor estendendo em uma direção de empilhamento. Aletas de ar são dispostas entre placas adjacentes das placas de fluxo de arrefecedor para fornecer caminhos de fluxo através do permutador de calor para o fluxo de ar comprimido. Um coletor de entrada de arrefecedor e um coletor de saída de arrefecedor são definidos pela pilha de placas de arrefecedor. Um invólucro rodeia a pilha de placas de fluxo de arrefecedor para pelo menos parcialmente definir o caminho de fluxo para o ar comprimido, e inclui uma primeira parede geralmente disposta em um plano paralelo à direção de empilhamento, uma segunda parede unida à primeira parede e geralmente disposta em um segundo plano perpendicular à direção de empilhamento, uma porta de arrefecedor fornecida sobre uma superfície exterior da primeira parede, uma abertura fornecida em uma superfície interior das segundas paredes,

3/18 e um caminho de fluxo de arrefecedor estendendo através do interior de ambas a primeira parede e a segunda parede entre a porta de arrefecedor e a abertura. Uma vedação é disposta entre a abertura e a pilha de placas de fluxo de arrefecedor para fornecer comunicação livre de fuga entre a porta de arrefecedor e um dos coletores de arrefecedor.

[005] Em algumas modalidades, o permutador de calor inclui uma segunda porta, uma segunda abertura, e um segundo caminho de fluxo de arrefecedor estendendo através do interior de ambas a primeira parede e a segunda parede entre a segunda porta de arrefecedor e a segunda abertura. 0 segundo caminho de fluxo de arrefecedor é separado a partir do primeiro caminho de fluxo de arrefecedor. Uma segunda vedação fornece uma comunicação livre de fuga entre a segunda porta e o outro coletor.

[006] Em algumas modalidades, a primeira parede e a segunda parede são ambas formadas como parte de uma peça unitária única. Em algumas de tais modalidades a peça unitária única é uma peça de plástico moldado, e em outras modalidades a peça unitária única é uma peça de alumínio fundido. Em algumas modalidades a pilha de placas de fluxo de arrefecedor, as aletas de ar, e o invólucro são unidos em conjunto por meio de juntas de brasagem, e a vedação é fornecida por juntas de brasagem.

[007] De acordo com outra modalidade da invenção, um permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido através de um arrefecedor líquido inclui uma pilha de placas de fluxo de arrefecedor estendendo em uma direção de empilhamento. Aletas de ar são dispostas entre placas adjacentes das placas de fluxo de arrefecedor para

4/18 fornecer caminhos de fluxo através do permutador de calor para o fluxo de ar comprimido. Um coletor de entrada de arrefecedor e um coletor de saída de arrefecedor são definidos pela pilha de placas de arrefecedor. Um invólucro rodeia a pilha de placas de fluxo de arrefecedor para pelo menos parcialmente definir o caminho de fluxo para o ar comprimido, e inclui uma ou mais superfícies voltadas para o exterior, uma ou mais superfícies voltadas para o interior, uma porta de arrefecedor fornecida em uma das superfícies voltadas para o exterior, uma abertura fornecida em uma das superfícies voltadas para o interior, e um caminho de fluxo de arrefecedor estendendo entre a porta de arrefecedor e a abertura. C caminho de fluxo de arrefecedor é pelo menos parcialmente localizado entre as superfícies voltadas para o interior e as superfícies voltadas para o exterior. Uma vedação é disposta entre a

abertura	e a	pilha	de placas	de	fluxo de arrefecedor,	e
fornece	comunicação	sem fuga	de	fluido entre a porta	de
arrefecedor e	um dos	coletores	de	arrefecedor.
[008]	Em	algumas	modalidades,	o caminho de fluxo	de

arrefecedor inclui uma primeira porção estendendo em uma direção que é geralmente paralela à direção de empilhamento, e uma segunda porção estendendo em uma direção que é geralmente perpendicular à direção de empilhamento. Em algumas modalidades o caminho de fluxo de arrefecedor inclui pelo menos uma volta de direita entre a porta de arrefecedor e a abertura, e em algumas modalidades pelo menos duas voltas de direita.

[009] Em algumas modalidades da pilha de placas de fluxo de arrefecedor, as aletas de ar, e o invólucro são

5/18 unidos em conjunto por meio de juntas de brasagem· Em algumas modalidades a vedação entre a abertura e a pilha de placas de fluxo de arrefecedor é fornecida por juntas de brasagem.

[010] Em algumas modalidades o invólucro inclui uma primeira peça de chapa metálica formada e uma segunda peça de chapa metálica formada. A primeira peça de chapa metálica formada tem uma primeira e uma segunda abertura de recepção de porta para receber uma primeira e uma segunda porta de arrefecedor, respectivamente. A segunda peça de chapa metálica formada tem uma primeira e uma segunda aberturas. A primeira e segunda peças de chapa metálica formadas em conjunto definem um primeiro caminho de fluxo de arrefecedor estendendo entre a primeira ' porta de arrefecedor e a primeira abertura, e um segundo caminho de fluxo de arrefecedor estendendo entre a segunda porta de arrefecedor e a segunda abertura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [011] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um permutador de calor de acordo com uma modalidade da invenção.

[012] A Figura 2 é uma vista em perspectiva explodida do permutador de calor da Figura 1.

[013] A Figura 3 é uma vista lateral de seção parcial do permutador de calor da Figura 1.

[014] A Figura 4 é uma vista em perspectiva parcial de porções selecionadas do permutador de calor da Figura 1.

[015] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um permutador de calor de acordo com uma outra modalidade da invenção.

6/18 [016] A Figura 6 é uma vista em perspectiva explodida do permutador de calor da Figura 5.

[017] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um componente utilizado para construção dò permutador de calor da Figura 5.

DESCRIÇÃO DETALHADA [018] Antes de quaisquer modalidades da invenção serem explicadas em detalhe, deve ser entendido que a invenção não é limitada na sua aplicação aos detalhes de construção e o arranjo de componentes apresentados na descrição seguinte ou ilustrada nos desenhos anexos. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou de ser realizada de várias maneiras. Também; deve ser entendido que a fraseologia e a terminologia aqui utilizadas têm o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitativas. 0 uso do termo incluindo, compreendendo ou tendo e suas variantes aqui pretende englobar os itens listados em seguida e seus equivalentes, bem como itens adicionais. A menos que especificado ou limitado de outra forma, os termos montado, conectado, suportado, e acoplado e suas variações são usados de forma ampla e abrangem tanto montagens, conexões, suportes e acoplamentos diretos e indiretos. Além disso, conectado e acoplado não é restrito às conexões ou acoplamentos físicos ou mecânicos.

[019] A Figura 1 descreve um permutador de calor 1 de acordo com uma modalidade da invenção. O permutador de calor 1 pode ser usado como um arrefecedor de ar de carga para arrefecer um fluxo de ar comprimido através de um arrefecedor líquido, entre outros fins. O permutador de

7/18 calor 1 pode ser especialmente adequado para uso em um sistema de motor, tal como por um veiculo, e pode ser direta ou indiretamente acoplado a um motor turbinado ou mecanismo sobrecarregado a fim de arrefecer o ar carga comprimido a partir de um turbocompressor ou supercompressor antes da entrega tal ar para o coletor de entrada do motor.

[020] 0 permutador de calor 1 inclui (como se vê melhor nas Figuras 2 e 3) um núcleo de permuta de calor metálico formado como uma pilha 2 de placas de arrefecedor 19, que é inserida em um invólucro 3. O invólucro 3 inclui uma entrada de ar 13 que pode ser acoplado a uma fonte de ar comprimido (por exemplo, uma saída ae turbocompressor ou supercompressor) e uma saida de ar 14 que pode ser acoplada, diretamente ou indiretamente, para o coletor de entrada do motor. A pilha 2 de placas de arrefecedor é localizada dentro de um volume interior delimitado pelas superfícies voltadas para o interior do alojamento 3 entre a entrada de ar 13 e a saída de ar 14, de modo que o ar comprimido que passa através do permutador de calor 1 a partir da entrada 13 para a saída 14 é dirigido através da pilha 2.

[021] Placas adjacentes das placas de arrefecedor individuais 19 são unidas nas suas bordas correspondentes para formar passagens de fluxo de arrefecedor 5 no interior da pilha 2, as passagens de fluxo de arrefecedor 5 sendo selada a partir do volume interior do invólucro 3 para evitar mistura entre o ar passando através do mesmo e o arrefecedor. Aletas de ar 6 são dispostas entre, e unidas a, as placas de arrefecedor 19 a fim de fornecer canais de

8/18 fluxo para o ar passando através do permutador de calor 1. Neste modo, a pilha 2 fornece passagens de arrefecedor alternantes e passagens de ar para promover a transferência eficiente de calor a partir do ar para o arrefecedor, arrefecendo assim o ar. -i [022] As passagens de arrefecedor 5 estendem entre coletores de arrefecedor 7, formados por flanges virados

para cima	das	placas	de	arrefecedor individuais 19	e
estendendo	na	direção	de	empilhamento das placas	de
arrefecedor	19,	como	se	vê melhor na Figura 3.	Na

modalidade exemplar, como se vê melhor na vista explodida da Figura 2, um coletor de arrefecedor 7a e um coletor de arrefecedor 7b são fornecidos em uma extremidade comum da pilha 2, de modo que os canais de fluxo de arrefecedor 5 descrevem um caminho de fluxo em forma de U através da pilha 2. Noutras modalidades os coletores 7 podem ser fornecidos em extremidades opostas da pilha 2.

[023] A pilha 2 de placas de arrefecedor é limitada a uma extremidade por uma placa de montagem 15, que é um pouco maior em tamanho do que as placas de arrefecedor 19 de modo que a sua periferia estende para fora além da pegada das placas 19. Após inserção da pilha 2 para dentro do invólucro 3, a periferia exposta da placa de montagem 15 repousa sobre uma superfície de topo 16 do invólucro 3. Recursos de montagem correspondentes 17 na placa de montagem 15 e a superfície de topo 16 podem ser utilizados para fixar estruturalmente a pilha 2 para o invólucro 3 (como, por exemplo, fixadores roscados, rebites, ou outros semelhantes). Embora não esteja representado, uma vedação (por exemplo, uma junta de vedação) pode ser fornecida na

9/18 interface entre a placa de montagem. 15 e a superfície de topo 16 de modo a evitar fugas de ar nesta interface. Em alternativa, as superfícies de acasalamento podem ser de outra forma seladas (por exemplo, pôr meio de adesivos, soldadura, etc).

[024] Em algumas modalidades especialmente preferidas os componentes da pilha 2 (por exemplo, as placas de arrefecedor 19, aletas de ar 6, e placa de topo 15) são formados de liga de alumínio e são soldados em conjunto para formar um componente monolítico.

[025] Permutadores de calor conhecidos anteriormente, empregues para tais propósitos incluem portas de arrefecedor formadas como parte do núcleo de permuta de calor metálico, por exemplo, por brasagem de topos de porta na placa de montagem de topo para comunicar com os coletores de arrefecedor. Em certas aplicações, no entanto, tal posicionamento de portas de arrefecedor, e as linhas de arrefecedor associadas conectadas às portas a fim de interconectar o permutador de calor com o sistema de arrefecedor, podem ser problemáticos. A título de exemplo, posicionamento das portas de arrefecedor pode ser dificultado pelo posicionamento de outros componentes de motor diretamente adjacentes a determinadas porções do permutador de calor. Além disso, a necessidade de manter acesso às portas de arrefecedor depois da instalação, por exemplo, para fins de acoplamento e desacoplamento de linhas de arrefecedor (tal como pode ser necessário para o serviço ou manutenção de rotina), pode impor restrições ao posicionamento permissível das portas de arrefecedor.

[026] Tais dificuldades são abordadas no permutador de

10/18 calor 1 através das portas de arrefecedor 4 fornecidas em uma superfície voltada para o exterior do invólucro 3. Embalagem do permutador de calor 1 para o sistema de motor pode ser bastante simplificada através de tal posicionamento vantajoso das portas de arrefecedor 4 no lado do alojamento, 3, em vez de estender através da placa de topo 15 da pilha 2. Durante operação, arrefecedor líquido 26 é recebido em uma das portas 4a, 4b a partir de um sistema de arrefecedor e é dirigido para um correspondente dos coletores de arrefecedor 7a, 7b. Da t mesma forma, o arrefecedor, depois de ter passado através das passagens de arrefecedor 5, é entregue a partir do outro dos coletores de arrefecedor 7a 7b para a outra das « portas 4a, 4b para ser retornado para o sistema de refrigeração.

[027] 0 encaminhamento de arrefecedor entre as portas 4 e os coletores 7 é conseguido por meio de caminhos de fluxo de arrefecedor 11 que estendem através do interior de paredes do invólucr.o 3. Tal caminho de fluxo de arrefecedor » é mostrado, para a modalidade exemplar da Figura 1, na vista de seção parcial da Figura 3, descrevendo uma seção transversal estendendo através de uma das portas 4 e um correspondente um coletores 7. Deve-te notar que a vista seccional da Figura 3 se aplica igualmente a qualquer uma das portas 4A, 4E e coletores de arrefecedor correspondentes 7a, 7b.

[028] Como mostrado na Figura 3, o caminho de fluxo de arrefecedor 11 que liga uma porta 4 a um coletor de arrefecedor 7 é formado no invólucrc 3. 0 invólucro 3 é construído como uma peça unitária, através, por exemplo, de

11/18 moldagem por injeção de plástico, moldagem de rotação, moldagem de injeção de metal, fusão de areia, fusão de núcleo perdido, fusão de molde, ou outro meio de fabricação conhecido capaz de produzir uma tal forma líquida. Os materiais adequados para a construção do invólucro 3 incluem (sem limitação) plásticos estruturais, ligas de alumínio e magnésio.

[029] O invólucro 3 é delimitado por várias paredes exteriores dispostas de modo que as superfícies voltadas para o interior das paredes envolvem c volume interior, com acesso fornecido para a inserção da pilha 2 de tal modo que a placa de topo 15 fornece a parede restante necessária para envolver completamente o volume interior (com a exceção óbvia da entrada de ar 13 e saída de ar 14). A fim de evitar o desvio indesejável de ar em torno da pilha 2, é especialmente desejável para estas paredes de invólucro em torno da pilha 2 serem relativamente estreitamente dispostas para a pilha 2. Deste modo, o invólucro 3 inclui uma parede 9 geralmente disposta de modo a estar em um plano paralelo à direção de empilhamento das placas de arrefecedor 19 que formam a pilha 2. Orna tal disposição da parede 9 permite um espaçamento relativamente próximo da borda da pilha 2 para a parede 9 a fim de minimizar o desvio indesejável de ar.

[030] Deve ser entendido que a terminologia geralmente disposto para ser... paralelo como ac;ui usado não pretende implicar que a parede é completamente paralela à direção de empilhamento. Preocupações de fabricação podem ditar, por exemplo, que um ângulo de inclinação pode ser incluído em uma parede a fim de assegurar a ejeção confiável a partir

12/18 de uma matriz ou molde. Uma parede pode, por conseguinte, desviar verdadeiramente paralela por cinco graus e ainda ser considerada geralmente paralela.

[031] As portas de arrefecedor 4 são unidas diretamente a uma superfície voltada para o exterior da parede 9. Na modalidade exemplar, as portas 4 são formadas integralmente com a parede 9, embora em algumas modalidades alternativas

j.

as portas 4 podem ser formadas separadamente a partir de, e subsequentemente ser unida a, a parede 9. Embora a exemplar mostre ambas as portas 4a e 4b colocadas lado a lado na parede 9, deve ser entendido que a invenção permite grande latitude na localização das portas 4 ao longo da periferia do invólucro 3, e que, em algumas modalidades, pode ser preferível ter apenas uma única uma das portas 4 dispostas na parede 9, com a outra uma das portas 4 dispostas em outras posições.

[032] A parede 9 é unida a uma outra parede 8 do invólucro 3, com a parede 8 disposta de modo a estar situada em um plano geralmente perpendicular à direção de empilhamento das placas de arrefecedor 19 que formam a pilha 2. Mais uma vez, o termo geralmente disposto para ser... perpendicular não pretende implicar completo perpendicularidade. De um modo geral, a parede 8 é disposta para ser espaçada uma distância uniforme a partir da placa

de topo 15	da	pilha 2,	de modo que	desvio de	ar	entre	o
invólucro 3	e	a mais	inferior	de	uma das	placas	de
arrefecedor	19	pode ser	minimizado	•
[033] Como	mostrado	na Figura	3,	o caminho	de	fluxo	de
arrefecedor	11	estende	através	do	interior	de	tanto	a

parede 8 e a parede 9 a fim de fornecer um caminho de fluxo

13/18 contínuo para arrefecedor entre a porta 4 e o coletor 7. Tomando como exemplo o caso em que a porta 4 está funcionando como uma porta de entrada de arrefecedor para o permutador de calor 1, um fluxo de arrefecedor 26 é recebido na porta 4; gira noventa graus para fluir ao longo de uma porção do caminho de fluxo 11 em uma direção paralela à direção de empilhamento; gira noventa graus para fluir em uma direção perpendicular à direção de empilhamento; e gira noventa graus novamente para fluir em uma direção paralela à direção de empilhamento e para o coletor 7. Uma abertura 10 é fornecida em uma superfície interior da parede 8 para permitir o fluxo de arrefecedor transitar entre o coletor 7 e o caminho de fluxo 11.

[034] Uma conexão livre de fuga entre o coletor de arrefecedor 7 e o canal de fluxo 11 é fornecida por uma vedação disposta na abertura 10. Na modalidade exemplar da Figura 3, a vedação é fornecida por meio de uma junta de vedação compressível 12 parcialmente retida dentro de uma ranhura 18 em torno da abertura 10 (mostrado em maior detalhe na Figura 4) . À medida que a pilha de núcleo 2 é inserida no invólucro 3 e a placa de topo 15 é fixada à superfície de topo 16 do invólucro 3, a junta de vedação 12 é comprimida de modo a formar uma vedação em torno da abertura 10. A abertura 10 tem uma forma e tamanho que correspondem ao coletor 7, de modo que uma vedação estanque aos fluidos é criada para impedir a fuga de arrefecedor para dentro do invólucro 3.

[035] Como evidenciado pelas Figuras 1 e 2, as paredes do invólucro 3 não precisam ter uma espessura uniforme ao longo das suas extensões. Em outras palavras, cada parede

14/18 pode ter distâncias variando entre sua superfície voltada para o interior ou. superfícies e sua superfície voltada para o exterior ou superfícies. Em particular, pode ser vantagem para a espessura das paredes ser aumentada na área de um canal de fluxo de arrefecedor 11 a fim de fornecer uma área de fluxo suficiente para a passagem de arrefecedor ao longo desse canal.

[036] Uma modalidade alternativa da invenção é representada nas Figuras 5-7. 0 permutador de calor 101 representado nestas figuras é também especialmente adequado para utilização como um arrefecedor de ar de carga para arrefecer uma baixa de ar comprimido através de um arrefecedor líquido, e pode encontrar utilidade especial dentro de um sistema de motor. A pilha de núcleo 102 é geralmente semelhante à pilha ce núcleo descrita anteriormente 2 do permutador de calor 1, exceto para a ausência de uma placa de topo na pilha 102.

[037] O permutador de calor 101 é principalmente distinto do permutador de calor anteriormente descrito 1 na construção particular do invólucro. 0 trocador de calor 101 tem um invólucro 103 que é formado a partir de várias peças de metal unidas. Uma primeira peça 121 formada a partir de uma chapa metálica envolve parcialmente a pilha de núcleo 102 em três lados, particularmente no topo da pilha 102 (isto é, adjacente a um terminal das' placas da pilha na direção de empilhamento de núcleo) e nos dois lados adjacentes da pilha estendendo paralelamente à direção de fluxo de ar através da pilha de núcleo 102. Uma segunda peça 122 formada a partir de uma chapa metálica parcialmente também envolve parcialmente a pilha de núcleo

15/18

102 em três lados, particularmente no fundo da pilha 102 e nos dois lados adjacentes acima mencionados. Partes de união 123 recebem as extremidades das peças 121, 122 ao longo dos dois lados adjacentes de modo a unir as peças

121, 122 em um invólucro contínuo ao longo dos dois lados adjacentes. Uma junta selada estanque a ar pode ser criada entre estas peças, por exemplo, brasagem, solda, ou semelhante.

[038] Deve ser entendido que referência a uma extremidade particular da pilha de núcleo como um topo ou fundo é simplesmente feita como uma questão de conveniência em combinar a orientação representada do permutador de calor 101 dentro das figuras, e não necessariamente ditar ou implicar uma orientação do permutador de calor 101 quando instalado.

[039] 0 invólucro 103 inclui adicionalmente um par de flanges de montagem 125 opostos dispostos nos dois lados restantes da pilha de núcleo 102. Os flanges de montagem 125 são de uma construção tipo quadro, e definem uma entrada de ar 113 em um lado da pilha de núcleo 102, e uma saída de ar 114 na outra extremidade oposta. Os componentes anteriormente descritos do invólucro 103 (as peças 121,

122, e 123) são parcialmente recebidas na entrada 113 e a saída 114 e são de forma estanque unidas aos flanges de montagem 125 a fim de fornecer um caminho de fluxo de ar vedado estendendo através do invólucro 103 entre a entrada de ar 113 e a saída de ar 114.

[040] Uma peça formada 120 é unida à peça 121, e em conjunto as peças 120 e 121 definem paredes 108 e 109 do invólucro 103. Ά parede 108 é geralmente disposta em um

16/18 plano que é perpendicular à direção de empilhamento da pilha de núcleo 102, enquanto a parede 109 é disposta em um local que é geralmente paralelo à direção de empilhamento de núcleo. Ao longo de pelo menos urqg porção das paredes 108 e 109, a peça 121 define uma superfície voltada para o interior das paredes, e a peça 120 define uma superfície voltada para o exterior das paredes Primeiro e segundo caminhos de fluxo de arrefecedor 111a e 111b são dispostos entre as superfícies voltadas para o interior e as superfícies voltadas para o exterior. Uma porta de arrefecedor 104a é recebida em uma abertura 124a fornecida na porção de parede 109 da peça 120. Uma abertura 110a é fornecida na porção de parede 108 da poça 121, e é disposta diretamente adjacente a um coletor 10'⁷a da pilha de núcleo 102. O caminho de fluxo de arrefecedor 111a fornece um caminho de fluxo de fluido entre a porta 104a e a abertura 110a para encaminhar arrefecedor para ou a partir do coletor 107a. Da mesma forma, uma porta de arrefecedor 104b é recebida em uma abertura 124b fornecida na porção de parede 109 da peça 120, e uma abertura 110b é fornecida na porção de parede 108 da peça 121 diretamente adjacente a um coletor 107b da pilha de núcleo 102. Ó caminho de fluxo de arrefecedor 111B fornece um caminho de fluxo de fluido entre a porta 104b e a abertura 110b para encaminhar arrefecedor para ou a partir do coletor 107b.

[041] Pode ser especialmente benéfico unir os vários componentes do núcleo de permutador· de calor 102 (por exemplo, as placas de arrefecedor e as aletas de ar) e pelo menos alguns dos componentes do invólucro 103 em uma operação de brasagem comum a fim de construir o permutador

17/18 de calor 101. Isto pode ser conseguido pela fabricação das peças individuais a partir de matéria], tais como ligas de alumínio, e por fornecer um material de brasagem nos locais de junção. As peças montadas e encaixadas podem então ser elevadas para uma temperatura elevada dentro de uma fornalha de brasagem a fim de fundir a liga de brasagem e permiti-la preencher as lacunas entre peças antes de resolidificação. Ao fazê-lo, as várias juntas que seriam requeridas para fornecer caminhos de fluxo selados separadamente através do permutador de calor 101 para tanto um fluxo de arrefecedor e um fluxo de ar podem ser formadas em uma única operação, tornando montagem do permutador de calor 101 mais econômica. Juntas de brasagem criadas entre a peça de metal formada 121 do invólucro 103 e uma placa adjacente da pilha de núcleo 102 na região das aberturas 110 e coletores 107 por uma tal operação de brasagem podem fornecer as vedações indispensáveis para impedir fugas do fluxo de arrefecedor para dentro do caminho de fluxo de ar, sem a necessidade de um elemento de vedação adicional.

[042] Várias alternativas para os determinados recursos e elementos da presente invenção são descritos com referência a modalidades específicas da presente invenção. Com a exceção de recursos, elementos e modos de operação que são mutuamente exclusivos ou são incompatíveis com cada modalidade descrita acima, deve notar-se que os recursos, elementos e modos de operação alternativos descritos com referência a uma modalidade particular, são aplicáveis para as outras modalidades.

[043] As modalidades descritas acima e ilustradas nas figuras são apresentadas a título de exemplo unicamente e

18/18 não pretendem ser uma limitação para os conceitos e princípios da presente invenção. Como tal, será apreciado por um vulgar perito na arte que várias alterações nos elementos e a sua configuração e disposição são possíveis sem se afastar do espírito e do âmbito da presente invenção.

Claims

1. Permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido através de um arrefecedor liquido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de placas de fluxo de arrefecedor dispostas em uma pilha estendendo em uma direção de empilhamento, aletas de ar dispostas entre as placas adjacentes da pluralidade de placas de fluxo de arrefecedor para fornecer caminhos de fluxo através do permutador de calor para o fluxo de ar comprimido, um coletor de entrada de arrefecedor e um coletor de saída de arrefecedor definido pela pilha de placas de fluxo de arrefecedor;

um invólucro em torno da pilha de placas de fluxo de arrefecedor para pelo menos parcialmente definir o caminho de fluxo para o ar comprimido, o invólucro compreendendo:

uma primeira parede geralmente disposta em um primeiro plano paralelo à direção de empilhamento;

uma segunda parede unida à primeira parede e geralmente disposta em um segundo plano perpendicular à direção de empilhamento;

uma porta de arrefecedor fornecida sobre uma superfície exterior da primeira parede;

uma abertura fornecida em uma superfície interior da segunda parede; e um caminho de fluxo de arrefecedor estendendo através do interior de ambas a primeira parede e a segunda parede entre a porta de arrefecedor e a abertura; e uma vedação disposta entre a abertura e a pilha de placas de fluxo de arrefecedor, a vedação fornecendo comunicação de fluido livre de fuga entre a porta de

2/6 arrefecedor e um coletor de entrada de arrefecedor e coletor de saída de arrefecedor.

2. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a porta de arrefecedor é uma primeira porta de arrefecedor, a abertura é uma primeira abertura, o caminho de fluxo de arrefecedor entre a primeira porta de arrefecedor e a primeira abertura é um primeiro caminho de fluxo de arrefecedor, e a vedação é uma primeira vedação, compreendendo ainda:

uma segunda porta de arrefecedor fornecida na superfície exterior da primeira parede:

uma segunda abertura fornecida na superfície interior •I da segunda parede;

um segundo caminho de fluxo de arrefecedor estendendo através do interior de ambas a primeira parede e a segunda parede entre a segunda porta de arrefecedor e a segunda abertura, o segundo caminho de fluxo de arrefecedor sendo separado do primeiro caminho de fluxo de arrefecedor; e uma segunda vedação disposta entre a segunda abertura e a pilha de placa de fluxo de arrefecedor, a segunda vedação fornecendo a comunicação livre de fuga entre a segunda porta de arrefecedor e o outro do coletor de entrada de arrefecedor e o coletor de saída de arrefecedor líquido.

3. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZ ADO pelo fato de que a primeira parede e a segunda parede são ambas formadas como peça de uma peça unitária única.

4. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a peça unitária única é uma peça de plástico moldado.

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5. Permutador de calor, de acorde com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a peça unitária única é uma peça de alumínio fundido.

6. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação é fornecida por uma junta de vedação compressível disposta entre a pilha de placas de fluxo de arrefecedor e o invólucro.

7. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZ ADO pelo fato de que a pilha de placas de fluxo de arrefecedor, as aletas de ar, e o invólucro são unidos em conjunto por meio de juntas de brasagem, e em que a vedação é fornecida por meio de juntas de brasagem.

8. Permutador de calor para arrefecimento de um fluxo de ar comprimido através de um arrefecedor liquido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

um ou mais superfícies voltadas para o exterior;

uma ou mais superfícies voltadas para o interior;

uma porta de arrefecedor fornecida a uma da uma ou mais superfícies voltadas para o exterior;

4/6 uma. abertura fornecida em uma da uma ou mais superfícies voltadas para o interior; s um caminho de fluxo de arrefecedor estendendo entre a porta de arrefecedor e a abertura, o caminho de fluxo de arrefecedor sendo pelo menos parcialmente localizado entre a uma ou mais superfícies voltadas para o interior e uma ou mais superfícies voltadas para o exterior; e uma vedação disposta entre a abertura e a pilha de placas de fluxo de arrefecedor, a. vedação fornece a comunicação de fluido livre de fuga entre a porta de arrefecedor e um coletor de entrada de arrefecedor e coletor de saída de arrefecedor.

9. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o caminho de fluxo de arrefecedor inclui uma primeira porção estendendo em uma direção que é geralmente paralela à direção de empilhamento, e uma segunda porção estendendo em uma direção que é geralmente perpendicular à direção de empilhamento.

10. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o caminho de fluxo de arrefecedor inclui pelo menos uma volta de ângulo reto

T entre a porta de arrefecedor e a abertura.

11. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o caminho de fluxo de arrefecedor inclui pelo menos duas voltas de ângulo reto entre a porta de arrefecedor e a abertura.

12. Permutador de calor, de acorcfo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a. pilha de placas de fluxo de arrefecedor, as aletas de ar, e o invólucro são

5/6 unidos em conjunto por meio de juntas de brasagem, e em que a vedação é fornecida por meio de juntas de brasagem.

13. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADQ pelo fato de que a vedação é fornecida por uma junta de vedação compressivel disposta entre a pilha de placas de fluxo de arrefecedor e o invólucro.

14. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADQ pelo fato de que a porta de arrefecedor é uma primeira porta de arrefecedor,- a .abertura é uma primeira abertura, o caminho de fluxo de arrefecedor entre a primeira porta de arrefecedor e a primeira abertura é um primeiro caminho de fluxo de arrefecedor, e a vedação é uma primeira vedação, compreendendo ainda· uma segunda porta de arrefecedor fornecida por uma da uma ou mais superfícies exteriores;

uma segunda abertura fornecida em uma da uma ou mais superfícies interiores;

um segundo caminho de fluxo de arrefecedor estendendo entre a segunda porta de arrefecedor e a segunda abertura, o segundo caminho de fluxo de arrefecedor sendo pelo menos parcialmente localizado entre a uma ou mais superfícies voltadas para o interior e a uma ou mais superfícies voltadas para o exterior, o segundo caminho de fluxo de arrefecedor sendo separado a partir do primeiro caminho de fluxo de arrefecedor; e uma segunda vedação disposta entre a segunda abertura e a pilha de placa de fluxo de arrefecedor, a segunda vedação fornecendo a comunicação livre de fuga entre a segunda porta de arrefecedor e o outro do coletor de entrada de arrefecedor e o coletor de saída de arrefecedor líquido.

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15. Permutador de calor, de acorde com a reivindicação

14, CARACTERIZADO pelo fato de que o invólucro compreende:

uma primeira peça de chapa metálica formada tendo uma primeira abertura de recepção de porta para recebei : a primeira porta de arrefecedor e uma segunda abertura de recepção de porta para receber a segunda porta de

arrefecedor; e uma segunda peça de chapa metálica formada tendo a primeira e segunda aberturas dispostas na mesma, em que a primeira e segunda peças de chapa metálica formadas em conjunto definem o primeiro e segundo caminhos de fluxo de arrefecedor.

16. Permutador de calor, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeira e segunda peças de chapa metálica formadas são unidas em conjunto em uma operação de brasagem comum com a pluralidade de placas de fluxo de arrefecedor.