BR102016022562A2

BR102016022562A2 - elemento de carcaça com permutador de calor integrado

Info

Publication number: BR102016022562A2
Application number: BR102016022562A
Authority: BR
Inventors: Barciela Diaz-Blanco Bruno; Schlee Dimitri; Tilinski Marco
Original assignee: Man Truck & Bus Ag
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2017-05-02
Also published as: DE102015013792A1; RU2016141056A3; CN106948900A; US20170114683A1; RU2729586C2; EP3165728A1; RU2016141056A; EP3165728B1; BR102016022562B1

Abstract

a invenção diz respeito a um dispositivo (v), em particular um cárter, preferencialmente para um motor e/ou um dispositivo de transmissão. o dispositivo (v) compreende um elemento de carcaça (1) para a formação de uma estrutura de parede lateral (1.1) e carregam um fluído operacional para admissão e um agente regulador de temperatura, em elemento permutador de calor (1.2) compreendendo um permutador de calor (2) para troca de calor com o fluído operacional. o elemento permutador de calor (1.2) forma pelo menos um canal de vazão (b) para vazão com o fluído operacional e pelo menos um canal de vazão (t) para vazão com o agente regulador de temperatura.

Description

ELEMENTO DE CARCAÇA COM PERMUTADOR DE CALOR

INTEGRADO

[0001] A invenção diz respeito a um elemento de carcaça para um fluído operacional, em particular óleo, com trocador de calor integrado.

[0002] Em particular, no caso de motores modernos o óleo (óleo de motor ou lubrificante) é submetido a um alto estresse por temperaturas extremamente altas, o que se aplica em particular aos chamados motores agregados, que funcionam continuamente com potência máxima. Por razões econômicas, o óleo é geralmente resfriado através de um radiador padrão. Os radiadores padrão são limitados no que diz respeito à capacidade de resfriamento, à medida que são conduzidos em uma modalidade com tamanho convencional. Isso significa que a temperatura do óleo pode ser reduzida apenas a uma extensão limitada. Por isso, a vida útil do óleo é reduzida. Um segundo radiador padrão ou um radiador mais potente não é desejável, por via de regra, por razões econômicas ou de construção. A partir do texto DE 31 42 327 A1 é conhecido um cárter para um motor de combustão interna com um invólucro interior e um invólucro exterior, entre os quais um arrefecedor flui do motor de combustão interna.

[0003] Um objetivo da invenção é produzir um dispositivo melhorado e/ou alternativo para admissão de um fluído operacional em um permutador de calor.

[0004] O objetivo pode ser alcançado por meio das características da reivindicação independente. Configurações vantajosas da invenção podem ser extraídas através das reivindicações dependentes e da descrição a seguir das modalidades preferenciais da invenção.

[0005] A invenção cria um dispositivo, em particular um cárter, preferencialmente para um motor (por exemplo, um motor de combustão interna ou um motor agregado), uma máquina a pistão e/ou um dispositivo de transmissão. O dispositivo compreende um elemento de carcaça para a formação de uma estrutura de parede lateral e carregam um fluído operacional (por exemplo, óleo, em particular óleo de motor e/ou lubrificante) para admissão e um agente regulador de temperatura (por exemplo, água), um elemento permutador de calor compreendendo permutador de calor para troca de calor com o fluído operacional.

[0006] O dispositivo se destaca, em particular, pelo fato de que o elemento permutador de calor forma pelo menos um canal de vazão, oportunamente no topo, para a vazão do fluído operacional e pelo menos um canal de vazão, oportunamente na base, para a vazão do agente regulador de temperatura. Por isso, o elemento permutador de calor é oportunamente integrado no elemento de carcaça, de modo que pode tornar possível um controle de temperatura adicional do fluído operacional em termos de custo e/ou espaço.

[0007] É possível que o elemento permutador de calor represente uma parte do elemento de carcaça, preferencialmente uma parte da base, de modo que, em particular, o elemento permutador de calor e o elemento de carcaça são formados por um único e mesmo componente. Consequentemente, o elemento permutador de calor e o elemento permutador de calor são preferencialmente não um sobre o outro, mas sim de forma a montar um componente integral em uma peça só. O elemento de carcaça por si só, por conseguinte, forma oportunamente o elemento permutador de calor.

[0008] É possível que o elemento permutador de calor compreenda vários canais de vazão para o fluído operacional e/ou vários canais de vazão para o agente regulador de temperatura.

[0009] O elemento permutador de calor compreende preferencialmente uma estrutura ondulada ou onduliforme, de modo que é formado, de um lado, oportunamente pela parte de cima e/ou é formado, do outro lado, oportunamente pela parte de baixo, pelo menos um canal de vazão para o agente regulador de temperatura. A estrutura onduliforme pode ser ser designada, por exemplo, ondulada, oportunamente com arredondamentos ou fundamentalmente retangular, trapezoidal, na forma de zig-zag e etc. É possível que a seção transversal de pelo menos um canal de vazão para o fluído operacional e/ou a seção transversal de pelo menos um canal de vazão para o agente regulador de temperatura é formada, por exemplo, fundamentalmente na forma de U, fundamentalmente retangular ou fundamentalmente trapezoidal.

[00010] Os canais de vazão para o fluído operacional se estendem preferencialmente de forma adjacente e paralela aos canais de vazão para o agente regulador de temperatura. Como uma alternativa ou em adição, os canais de vazão para o fluído operacional e os canais de vazão para o agente regulador de temperatura podem se sobrepor (por exemplo, alternadamente), oportunamente de forma lateral, de modo que em particular uma pluralidade de estruturas sanduíche nos canais de vazão para o fluído operacional e nos canais de vazão para o agente regulador de temperatura pode ser formada.

[00011] É possível que pelo menos uma abertura, oportunamente pelo menos uma abertura inferior, através da qual o fluído operacional pode ser alimentado por pelo menos um canal de vazão para o fluído operacional, ser formada com o elemento de carcaça. Preferencialmente a abertura serve para alimentar o fluído operacional por vários canais de vazão para o fluído operacional.

[00012] Dentro do elemento de carcaça um elemento base é preferencialmente disposto e mais precisamente, em particular, sobre o elemento permutador de calor. O elemento base é oportunamente disposto entre a estrutura de parede lateral e preferencialmente montada ou lançada na estrutura de parede lateral.

[00013] É possível que o elemento base sobreponha pelo menos um canal de vazão para o fluído operacional pelo menos em seções. Aqui, o elemento base pode contatar o elemento permutador de calor ou além disso correr afastado. Como uma alternativa ou em adição, o elemento base no lado frontal do elemento de carcaça pode permanecer afastada, em particular na estrutura de parede lateral, de modo que por meio disso pelo menos uma abertura é formada. Da mesma forma, pelo menos uma abertura no elemento base pode ser incorporada. Pelo menos uma abertura pode, por exemplo, ser designada como orifício, orifício longo, rebaixo, etc.

[00014] O elemento base serve, por conseguinte, preferencialmente para a separação setorial e formação setorial de uma passagem para fluído operacional entre a seção superior do elemento de carcaça e do elemento permutador de calor.

[00015] O elemento base pode ser montado, por exemplo, movível, oportunamente deslizável, dentro do elemento de carcaça, de modo que por movimento, oportunamente deslocável, do elemento base pelo menos uma abertura é fechável e/ou uma abertura bypass é produzida, preferencialmente de modo que o fluído operacional é expulsável pela exclusão de pelo menos um canal para o fluído operacional, oportunamente do elemento de carcaça ou em geral do dispositivo. Consequentemente, o elemento base é movido, oportunamente deslizado, de modo que é possível, de um lado, fechar pelo menos uma abertura e de outro lado, produzir a abertura bypass simultaneamente. Por isso, uma capacidade de controle de temperatura dependente do ponto de funcionamento do motor, a máquina a pistão e/ou o dispositivo de transmissão pode ser possível. Se o motor está operando em um ponto de carga parcial, por exemplo, seria possível prescindir do uso da capacidade de controle de temperatura extra do permutador de calor e expulsar o agente regulador de temperatura através do bypass, pelo qual a capacidade de controle de temperatura é reduzida.

[00016] É possível que o permutador de calor apresente um elemento de fechamento da base e preferencialmente o elemento permutador de calor se estende entre o elemento de fechamento da base e o elemento base. Disso segue, que o permutador de calor é formado por partes, oportunamente por pelo menos três, que se estendem se sobrepondo uma sobre a outra, preferencialmente na horizontal, a saber, o elemento base, o elemento permutador de calor e o elemento de fechamento da base.

[00017] Deve-se mencionar que o elemento base e/ou o elemento de fechamento da base é preferencialmente conduzido fundamentalmente plano e/ou na forma de placa.

[00018] É possível que o elemento base oportunamente dentro e/ou o elemento de fechamento da base oportunamente para fora seja lançado ou montado no elemento de carcaça, por exemplo colado ou soldado e etc.

[00019] O elemento de carcaça pode, por exemplo, ser um elemento de carcaça de alumínio e/ou fundido.

[00020] O elemento de carcaça é preferencialmente conduzido em uma forma de uma bandeja.

[00021] O agente regulador de temperatura pode ser utilizado para resfriar ou esquentar o fluído operacional.

[00022] O pelo menos canal de vazão para o fluído operacional e/ou pelo menos um canal de vazão para o agente regulador de temperatura se estende preferencialmente na forma de tubo ou canal.

[00023] A invenção compreende também um motor, em particular motor do veículo (por exemplo, motor de um automóvel, motor marítimo, motor de ônibus ou motor de caminhão etc) ou motor agregado, um dispositivo de transmissão ou uma máquina a pistão com um dispositivo, conforme já divulgado aqui.

[00024] A invenção compreende igualmente um veículo comercial, por exemplo, um caminhão ou ônibus, com um motor, uma máquina a pistão e/ou um dispositivo de transmissão, que são dotados com um dispositivo, conforme já divulgado aqui.

[00025] As modalidades e características preferenciais da invenção anteriormente descritas podem ser combinadas entre si. Outras modalidades vantajosas da invenção são divulgadas nas reivindicações dependentes e surgem como resultado da descrição a seguir de modalidades preferenciais da invenção em conexão com as figuras anexas.

[00026] Figura 1 mostra uma vista perspectiva em corte de um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção, [00027] Figura 2 mostra uma vista perspectiva em corte do dispositivo da figura 1, e [00028] Figura 3 mostra uma vista perspectiva em corte do dispositivo da figura 1 e 2, em particular com um esclarecimento de seu funcionamento.

[00029] Figura 1 mostra uma vista perspectiva em corte de um dispositivo V, a saber, de um cárter, para um motor não mostrado, uma máquina a pistão não mostrada e/ou um dispositivo de transmissão não mostrado.

[00030] O cárter compreende um elemento de carcaça 1 para formação de uma estrutura de parede lateral 1.1 e para admissão de um fluído operacional, em particular óleos, e um elemento permutador de calor 2. O permutador de calor 2 pode sofrer influência do agente regulador de temperatura (por exemplo, água) e compreende um elemento permutador de calor 1.2, por meio do qual se pode conseguir uma permuta térmica entre o óleo e a água.

[00031] O elemento permutador de calor 1.2 compreende vários canais de vazão B, através dos quais o óleo flui quando em funcionamento e vários canais de vazão T, através dos quais a água flui quando em funcionamento. O óleo pode, por exemplo, ser succionado quando em funcionamento pelo motor ou por uma bomba de óleo.

[00032] O elemento permutador de calor 1.2 forma uma parte (base) do elemento de carcaça 1, de modo que o elemento permutador de calor 1.2 e o elemento de carcaça 1 são formados por um único e mesmo componente. O cárter e em particular o elemento de carcaça 1 é, por conseguinte, dotado de um permutador de calor 2 integrado.

[00033] O elemento permutador de calor 1.2 compreende uma estrutura onduliforme, em particular na forma de onda (por exemplo, arredondada, retangular, trapezoidal, etc.), de modo os canais de vazão B para o óleo são formados pela parte de cima e os canais de vazão T para a água são formados pela parte de baixo. Através da estrutura onduliforme ocorre um aumento da área superficial, o que aumenta fortemente a efetividade do permutador de calor 2.

[00034] Os canais de vazão B para o óleo se estendem paralelamente para os canais de vazão T para água e são dispostos de forma adjacente ao mesmo. Os canais de vazão T para a água e os canais de vazão B para o óleo sobrepõem um ao outro alternadamente, de modo que é formada uma pluralidade de estruturas sanduíche.

[00035] Dentro do elemento de carcaça 1 uma abertura 1.3 na forma de um orifício longo é oportunamente formada, sobre a qual óleo para os canais de vazão B para o óleo pode ser alimentado.

[00036] Dentro do elemento de carcaça 1 um elemento base 3 na forma de placa é além disso disposto. O elemento base 3 sobrepõe os canais de vazão B pela parte de cima e é afastado do elemento de carcaça 3 do lado frontal, de modo que por meio disso a abertura 1.3 é formada. O elemento base 3 pode oportunamente estar em contato com o óleo pela parte de cima e pela parte de baixo.

[00037] O permutador de calor 2 compreende um elemento de fechamento da base 4 na forma de placa, de modo que o elemento permutador de calor 1.2 é disposto entre o elemento de fechamento da base 4 e o elemento base 3. O elemento permutador de calor 2 é formado, por conseguinte, oportunamente de uma construção de três placas, a saber do elemento base 3, do permutador de calor ondulado 1.2 e do elemento de fechamento da base 4.

[00038] O elemento base 3 e o elemento de fechamento da base 4 são montados oportunamente no elemento de carcaça 1.

[00039] O número de referência 5 designa uma saída de água, sobre a qual a água pode ser expulsa do dispositivo V, isto é, do permutador de calor 2.

[00040] Figura 2 mostra uma outra vista perspectiva em corte do dispositivo V na figura 1.

[00041] Nisto o número de referência 6 mostra uma entrada de água, sobre a qual a água pode ser introduzível no dispositivo V, por exemplo no permutador de calor 2, enquanto o número de referência 7 mostra uma saída de óleo, pela qual o óleo pode ser expulso do elemento de carcaça 1, por exemplo, do permutador de calor 2.

[00042] Figura 3 mostra uma vista perspectiva do dispositivo V nas figuras 1 e 2 com comentários de seu funcionamento.

[00043] A partir da figura 3 fica visível que o óleo é transportado através dos canais de vazão B a fim de se resfriar - da direita para a esquerda na figura 3 -, enquanto a água é transportada através dos canais de vazão T para se esquentar - da esquerda para a direita na figura 3.

[00044] É possível que o elemento base 3 seja montado em uma forma fixa dentro do elemento de carcaça 1. Como uma alternativa, é também possível que o elemento base 3 seja oportunamente disposto no elemento de carcaça 1, de uma forma que possa ser deslizável fundamentalmente na horizontal. Se o elemento base 3 é conduzido de forma deslizável, de uma forma cujo deslocamento é possível, de um lado, para a abertura 1.3 ser fechada e imediatamente, do outro lado, para uma abertura bypass 8 indicada esquematicamente na figura 3 simultaneamente ser produzida pelo deslocamento da mesma, de modo que o óleo é expulsável pela exclusão dos canais de vazão B. Nesse sentido, a capacidade de permutação de calor pode ser reduzida. A capacidade de resfriamento pode, por meio disso, ser dependente do ponto de funcionamento do motor. Se o motor, está operando em um ponto de carga parcial, por exemplo, seria possível prescindir do uso do resfriamento do permutador de calor e a água poderia ser expulsada através da abertura bypass 8.

[00045] A invenção não é restrita às modalidades preferenciais descritas acima. Em vez disso, uma multiplicidade de variantes e modificações são possíveis, as quais, da mesma forma, fazem uso do conceito da invenção e além disso se inserem no escopo da proteção. Além disso, a invenção também reivindica proteção para a matéria em questão e as características das reivindicações dependentes, independente das características e das reivindicações às quais fazem referência.

Lista dos números de referência 1 Elemento de carcaça 1.1 Estrutura de parede lateral 1.2 Elemento permutador de calor 1.3 pelo menos uma abertura 2 Permutador de calor 3 Elemento base 4 Elemento de fechamento da base 5 Saída de água 6 Entrada de água 7 saída de óleo 8 Abertura By-pass B Canal de vazão para fluído operacional, em particular óleo T Canal de vazão para agente regulador de temperatura, em particular água REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Dispositivo (V), em particular um cárter, preferencialmente para um motor, uma máquina a pistão e/ou um dispositivo de transmissão, com um elemento de carcaça (1) para a formação de uma estrutura de parede lateral (1.1) e para admissão de um fluído operacional e com um permutador de calor (2) possuindo um elemento permutador de calor (1.2) para troca de calor com o fluído operacional, o dispositivo (V) caracterizado pelo fato de que o elemento permutador de calor (1.2) forma pelo menos um canal de vazão (B) para passagem com o fluído operacional e pelo menos um canal de vazão (T) para vazão com o agente regulador de temperatura.

2. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento permutador de calor (1.2) é uma parte do elemento de carcaça (1), de modo que particularmente o elemento permutador de calor (1.2) e o elemento de carcaça (1) são formados por um único e mesmo componente.

3. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento permutador de calor (1.2) compreende vários canais de vazão (B) para o fluído operacional e preferencialmente vários canais de vazão (T) para o agente regulador de temperatura.

4. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o elemento permutador de calor (1.2) compreende uma estrutura ondulada ou onduliforme, de modo que é formado, de um lado, o pelo menos um canal de vazão (B) para o fluído operacional e, do outro lado, é formado o pelo menos um canal de vazão (T) para o agente regulador de temperatura.

5. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os canais de vazão (B) para o fluído operacional se estendem de forma adjacente e paralela aos canais de vazão (T) para o agente regulador de temperatura.

6. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os canais de vazão (B) para o fluído operacional e os canais de vazão (T) para o agente regulador de temperatura se sobrepõem alternadamente.

7. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dentro do elemento de carcaça (1) é configurada pelo menos uma abertura (1.3), por meio da qual o fluído operacional pode ser alimentado ao pelo menos um canal de vazão (B) para o fluído operacional.

8. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dentro do elemento de carcaça (1) é disposto um elemento base (3) sobre o elemento permutador de calor (1.2), preferencialmente entre a estrutura de parede lateral (1.1).

9. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento base (3) passa por cima, parcialmente, do pelo menos um canal de vazão (B) para o fluído operacional.

10. Dispositivo (V), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o elemento base (3), a partir de seu lado frontal, é afastado do elemento de carcaça (1), a fim de formar pelo menos uma abertura (1.3), ou de que a pelo menos uma abertura (1.3) é formada no elemento base (3).

11. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações de 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o elemento base (3) é movível, em particular deslizável, a fim de fechar pelo menos uma abertura (1.3) e/ou de formar uma abertura bypass (8), preferencialmente de tal maneira que o fluído operacional possa ser descarregado pelo desvio do pelo menos um canal de vazão (B) para o fluído operacional.

12. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o permutador de calor (2) possui um elemento de fechamento da base (4) e preferencialmente o elemento permutador de calor (1.2) se estende entre o elemento de fechamento da base (4) e o elemento base (3).

13. Dispositivo (V), de acordo com uma das reivindicações de 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o elemento base (3) e/ou o elemento de fechamento da base (4) é moldado ou montado no elemento de carcaça (1).

14. Motor, máquina a pistão ou dispositivo de transmissão, com um dispositivo (V) conforme uma das reivindicações anteriores.

15. Veículo comercial caracterizado por ser com um motor, de máquina a pistão ou de um dispositivo de transmissão conforme a reivindicação 14.