BR112012006987B1

BR112012006987B1 - trocador de calor

Info

Publication number: BR112012006987B1
Application number: BR112012006987A
Authority: BR
Inventors: Pottier Didier; Gille Gérard; Boisselle Patrick
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2020-04-22
Also published as: CN105823366B; IN2012DN02438A; EP2486360A1; MX2012004131A; PL2486360T3; CN102575915A; BR112012006987A2; EP2486360B1; CN105823366A; WO2011042491A1; FR2951259A1; ES2545697T3; FR2951259B1

Abstract

trocador de calor a invenção trata de uma placa coletora (14) de trocador de calor apta a receber uma tampa de uma caixa coletora do dito trocador de calor, a dita placa coletora comportando pelo menos um furo (18) para a passagem de um tubo do dito trocador de calor, o dito furo (18) apresentando uma periferia munida de um colar (20), o dito colar (20) apresentando uma altura (h1, h2), caracterizada pelo fato de que a altura do dito colar (20) é variável sobre a periferia do furo (18) para a passagem do dito tubo. a invenção trata igualmente de um trocador de calor provido de uma tal placa coletora.

Description

(54) Título: TROCADOR DE CALOR (51) Int.CI.: F28F 9/02; F28F 9/16.

(30) Prioridade Unionista: 08/10/2009 FR 0904805.

(73) Titular(es): VALEO SYSTEMES THERMIQUES.

(72) Inventor(es): PATRICK BOISSELLE; GÉRARD GILLE; DIDIER POTTIER.

(86) Pedido PCT: PCT EP2010064987 de 07/10/2010 (87) Publicação PCT: WO 2011/042491 de 14/04/2011 (85) Data do Início da Fase Nacional: 28/03/2012 (57) Resumo: TROCADOR DE CALOR A invenção trata de uma placa coletora (14) de trocador de calor apta a receber uma tampa de uma caixa coletora do dito trocador de calor, a dita placa coletora comportando pelo menos um furo (18) para a passagem de um tubo do dito trocador de calor, o dito furo (18) apresentando uma periferia munida de um colar (20), o dito colar (20) apresentando uma altura (Hl, H2), caracterizada pelo fato de que a altura do dito colar (20) é variável sobre a periferia do furo (18) para a passagem do dito tubo. A invenção trata igualmente de um trocador de calor provido de uma tal placa coletora.

1/8 “TROCADOR DE CALOR” [0001]A invenção trata do domínio dos trocadores de calor, em particular para veículo automotivo e mais particularmente a uma placa coletora de um tai trocador de calor.

[0002]A invenção se aplica particularmente a um trocador de tipo mecânico comportando um feixe de troca de calor comportando tubos e elementos de troca térmica, chamadas aletas. As aletas são colocadas paralelamente entre elas e perpendicularmente aos tubos. Em outros termos, as aletas são superpostas umas sobre as outras. De uma maneira geral, as aletas são perfuradas de furos permitindo a passagem dos tubos, o número de furos sendo igual ao número de tubos da dita carreira.

[0003] Neste caso, a retenção do feixe tubos-aletas é realizada mecanicamente por meio de uma ferramenta, também chamada oliva, introduzida no interior dos tubos de maneira a deformar as paredes dos tubos e aplicá-los à força contra os furos praticados nas aletas. As aletas são distantes duas a duas de um passo de separação, da ordem de um milímetro por exemplo.

[0004]A invenção trata mais particularmente das placas coletoras compreendendo uma multiplicidade de furos aptos a receber as extremidades dos tubos do trocador de calor. As extremidades dos tubos são, cada uma, inseridas em uma placa coletora munida de abertura s de recepção dos tubos. As placas coletoras são posteriormente cobertas por tampas de maneira a formar caixas coletoras.

[0005] É ainda conhecido, em um trocador de tipo mecânico, equipar a placa coletora de uma junta de estanqueidade. A união dos tubos e das placas coletoras é realizada por uma operação de encrespamento, chamada «alargamento », que consiste em alargar as extremidades respectivas dos tubos para comprimir a junta de estanqueidade e assegurar assim uma união definitiva e estanque entre as

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2/8 extremidades dos tubos e a placa.

[0006]A estanqueidade é assim assegurada pelo monitoramento da compressão da junta contra um colar, circundando um furo da placa coletora, este monitoramento sendo, entretanto, diferente conforme os tubos sejam de seção circular ou de seção oval ou alongada como é cada vez mais frequente o caso para melhorar os desempenhos dos trocadores.

[0007] Com efeito, no caso de um tubo com seção circular, ilustrado por exemplo no documento FR-A-2 474 674, a estanqueidade da conexão dos tubos e da placa coletora é perfeitamente monitorada porque existe um equilíbrio circular das forças em tomo de todo o diâmetro do tubo. É então possível abaixar a espessura dos tubos sem risco de vê-lo se esmagar sob o efeito da compressão da junta.

[0008] Ao contrário, no caso de um tubo a seção oval ou alongada definido por seu eixo maior e seu eixo menor, como ilustrado pelo documento FR-A-2 740 869, é preciso obter estanqueidades não mais circulares mais ovais para chegar a estreitar o passo dos tubos. Entretanto, a repartição das forças sobre a periferia da seção oval é não homogênea porque o eixo menor da extremidade do tubo é menos resistente que seu eixo maior, o eixo menor tendo assim tendência a se deformar mais facilmente sob a pressão da junta. A estanqueidade não é pois mais ótima porque a deformação não homogênea dos tubos cria desvios entre a junta e o tubo. Uma fuga de líquido no trocador pode então se produzir e acarretar uma interrupção da função deste último, como por exemplo o resfriamento do líquido circulando no trocador de calor. Problemas de corrosão por infiltração de sais entre a junta e o tubo podem também ser ocasionados.

[0009]A finalidade da invenção é pois paliar os inconvenientes acima citados propondo placas coletoras compreendendo tubos de seção oval ou alongada para os quais a compressão da junta sobre o perímetro da seção oval do tubo é

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3/8 perfeitamente monitorada de modo a perfazer a estanqueidade para esta forma de tubo.

[0010]A invenção tem pois por objeto uma plaque de trocador de calor apta a receber uma tampa de uma caixa coletora do dito trocador de calor, a dita placa coletora comportando pelo menos um furo para a passagem de um tubo do dito trocador de calor, o dito furo apresentando uma periferia munida de um colar, o dito colar apresentando uma altura. De acordo com a invenção, a altura do dito colar é variável sobre a periferia do furo para a passagem do dito tubo.

[0011] Mais concretamente, o colar pode apresentar pelo menos um eixo maior e um eixo menor e pode comportar pelo menos uma primeira porção dita de altura máxima e uma segunda porção dita de altura mínima, a dita porção de altura máxima sendo situada sobre o eixo menor do colar e a dita porção de altura mínima sendo situada sobre o eixo maior do colar.

[0012] O colar pode apresentar uma porção intermediária, entre a porção de altura mínima e a porção de altura máxima, cuja altura evolui progressivamente entre as duas porções de altura mínima e de altura máxima.

[0013] De preferência, mais a seção do colar é alongada mais a relação entre as duas alturas do colar da placa coletora pode ser elevada.

[0014] A seção do colar pode ser de forma oval ou alongada.

[0015]A invenção trata igualmente de um trocador de calor que pode comportar um feixe de troca de calor provido de pelo menos uma tal placa coletora, o dito feixe podendo comportar tubos de forma oval ou alongada e aletas, as ditas aletas comportando furos para a passagem dos tubos e sendo colocadas paralelamente entre elas, os tubos sendo deformados mecanicamente de maneira a aplica-los à força contra os furos para a passagem dos tubos nas aletas. Em um tal caso, deforma-se as paredes dos tubos para aplicá-los à força contra os furos das aletas

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4/8 para a passagem dos ditos tubos.

[0016] O trocador de calor pode comportar, ainda, uma junta de estanqueidade apta a ser aplicada contra a dita placa coletora e comportando um flange apresentando sensivelmente a mesma forma que aquela do colar da placa coletora, o flange sendo inserido no colar da placa coletora.

[0017]A presente invenção será melhor compreendida pela leitura da descrição de alguns modos de realização, dados a título de exemplos de nenhuma forma limitativos e ilustrados nos desenhos anexos:

[0018]- a figura 1 é uma vista geral esquemática de um trocador de calor;

[0019]- a figura 2 é uma vista em corte transversal parcial de um trocador de calor de acordo com a invenção;

[0020]- a figura 3 é uma vista em corte segundo a linha lll-lll da figura 2; e [0021]- a figura 4 é uma vista em corte da placa coletora do trocador de calor da figura 2;

[0022] Representou-se na figura 1 uma vista esquemática de um trocador de calor, por exemplo um radiador de resfriamento de veículo automotivo.

[0023]Aqui, o trocador de calor é de tipo mecânico. Em outros termos, ele é geralmente composto de pelo menos um feixe 2 de troca de calor comportando tubos 4 dispostos paralelamente entre si e elementos de troca térmica, chamados aletas 10. As aletas 10 são colocadas paralelamente entre si e perpendicularmente aos tubos 4. Em outros termos, as aletas são superpostas umas sobre as outras. De uma maneira geral, as aletas são perfuradas de furos 18 permitindo a passagem dos tubos 4, o número de furos 18 sendo igual ao número de tubos da dita carreira.

[0024] O feixe 2 é montado entre duas caixas coletoras 6 e 8.

[0025]Cada tubo 4 comporta uma extremidade livre 12 unida mecanicamente a uma placa coletora 14, ainda chamada «coletor», a qual forma, com uma tampa, cada

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5/8 caixa coletora 6 e 8.

[0026]Antes da união dos tubos e da placa coletora, as extremidades 12 dos tubos inseridas na placa coletora têm exatamente a mesma seção que os tubos, na parte corrente que recebe as aletas 10. Após a união, as extremidades dos tubos são deformadas/alargadas de maneira a submetê-las à placa coletora 14 e a comprimir uma junta de estanqueidade (descrita mais adiante).

[0027]A placa coletora 14 compreende uma alma 16 de forma geral retangular delimitando uma multiplicidade de furos 18, aqui, de seção oval ou alongada, próprios para receber as extremidades 12 dos tubos. Cada furo 18 é circundado por um colar 20 dirigido do lado das aletas 10, os colares 20 permitindo aumentar a superfície de contato entre a parede periférica exterior de cada um dos tubos 4 e a placa coletora 14. A seção dos colares 20 é definida pelo contorno resultante de um corte em um plano sensivelmente transversal aos ditos colares.

[0028]A alma 16 se prolonga por uma calha periférica 22 delimitando uma canelura e terminada por um rebordo periférico 24 formando abas rebatíveis, ainda chamadas abas de encrespamento. A placa coletora 14 recebe uma junta de estanqueidade compressível 26 que vem se aplicar sobre a alma 16 da placa coletora. A junta de estanqueidade 26 comporta uma multiplicidade de flanges 30 que são introduzidos cada um em um furo 18 para assegurar a estanqueidade entre a extremidade 12 de um tubo e o colar 20 correspondente. Além disso, a alma 28 forma na sua periferia um talão 32 disposto na calha 22 e próprio para assegurar a estanqueidade com uma ou outra das tampas das caixas coletoras 6 ou 8 quando o rebordo periférico 24 é rebatido.

[0029]Como se pode ver na figura 3, a seção da extremidade 12 dos tubos 4 e dos furos 18 da placa coletora 14 têm uma forma sensivelmente oval caracterizada por um eixo maior A e um eixo menor B. A seção dos tubos 4 é definida, aqui, pelo

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6/8 contorno dos tubos 4 resultando de um corte em um plano sensivelmente transversal aos ditos tubos.

[0030] Para assegurar uma estanqueidade ótima por compressão do flange 30 da junta de estanqueidade 26 entre os colares 20 e a extremidade 12 dos tubos 4, a invenção prevê aumentar a altura dos colares 20 da placa coletora 14 nas zonas onde o tubo 4 oferece a menor resistência à compressão de maneira a equilibrar a repartição dos esforços de compressão da junta sobre a periferia da seção do dito tubo 4.

[0031] Para isto, distingue-se sobre o perímetro do tubo 4 duas porções 34 situadas sobre o eixo maior A e de grande resistência à compressão e duas porções 36 situadas sobre o eixo menor B e de baixa resistência à compressão, cada uma das porções de mesma referência se confrontando mutuamente.

[0032] A requerente constatou que as porções 36 de eixo menor B são aquelas que oferecem menos resistência à compressão dos flanges 30 da junta 26. Em outros termos, o tubo 4 é menos resistente em seu eixo menor B que em seu eixo maior A.

[0033]A figura 4 ilustra a forma característica do colar 20 da placa coletora 14 de acordo com a invenção. O colar 20 apresenta assim uma porção 38 de altura mínima HI se confrontando com a porção 34 de eixo maior A do tubo 4 e uma porção 40 de altura máxima H2 se confrontando com a porção 36 de eixo menor B do tubo 4.

[0034] Uma porção intermediária 42 assegura a continuidade entre as porções 38 e 40 de alturas diferentes e apresenta uma altura evoluindo progressivamente entre as porções 38 de altura mínima HI e 40 de altura máxima H2. Em outros termos, cria-se assim extremidades de colares não mais retilíneas ou sobre um mesmo plano como conhecidos na técnica anterior, mas colares com uma forma evolutiva.

[0035] Em um exemplo de realização da invenção, o eixo maior A do tubo 4 é 2,5

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7/8 vezes superior ao eixo menor B, a altura mínima HI da porção 38 é então igual a 3 mm e a altura máxima H2 da porção 40 é igual a 3,5 mm.

[0036] Em outros exemplos, poder-se-ia ter outras proporções entre o eixo maior A e o eixo menor B, o eixo maior A podendo por exemplo ser 2,8 ou 3 vezes superior ao eixo menor B do tubo 4. Entretanto, mais a seção da extremidade 12 dos tubos 4 é alongada mais a diferença entre os valores das alturas HI e H2 é grande.Assegurase assim uma estanqueidade ótima entre os colares 20 e as extremidades 12 dos tubos 4, o tubo resistindo à força exercida pela compressão do flange 30 da junta 26. [0037]Aqui, o flange 30 da junta de estanqueidade 26 apresenta a mesma forma característica que aquela do colar 20. A superfície de contato entre o flange 30 da junta e o tubo 4 é assim aumentada de maneira a repartir da melhor maneira, os esforços sobre o perímetro do dito tubo. Os esforços aplicados ao tubo se tornam assim compatíveis com sua resistência.

[0038] Graças à invenção, beneficia-se pois de uma placa coletora relativamente simples de fabricar, permitindo obter uma repartição homogênea dos esforços sobre a periferia dos tubos de forma oval ou alongada. A compressão da junta entre as extremidades dos tubos e os colares da placa coletora é pois perfeitamente monitorada e sua estanqueidade é ademais, ótima. A forma dos colares da invenção é aplicável sobre qualquer tipo de coletor independentemente do número de carreiras para os feixes de placa coletora. A invenção é muito particularmente aplicável à produção de trocadores de calor de tipo mecânico para veículos automotivos e em particular para os radiadores de resfriamento ou de aquecimento.

[0039] Além disso, o aumento da altura do colar da placa coletora ao nível da porção do tubo oferecendo menos resistência à compressão permite limitar o ingresso de sal entre a junta e o tubo e melhora assim a resistência à corrosão. Com efeito, o ingresso de sais se produz quando a compressão da junta é suficiente para

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8/8 assegurar a estanqueidade, mas insuficiente para impedir as infiltrações que podem se produzir por capilaridade. Assim, aumentando a altura de junta, aumenta-se também a barreira a este fenômeno, a superfície em contato com o tubo sendo maior.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Trocador de calor que comporta um feixe de troca de calor (2) e pelo menos uma caixa coletora (6, 8) compreendendo uma tampa e uma placa coletora (14) capaz de receber dita tampa, dito feixe de troca de calor (2) comportando tubos (4) de forma oval ou alongada, a dita placa coletora comportando pelo menos um furo (18) para a passagem dos tubos (4), o dito furo (18) apresentando uma periferia munida de um colar (20) de forma oval ou alongada, o dito trocador comportando adicionalmente uma junta de estanqueidade (26) capaz de ser aplicada contra a dita placa coletora (14) e comportando um flange (30) tendo substancialmente a mesma forma do colar (20) da placa coletora (14) e sendo inserida no dito colar (20), caracterizado pelo fato de que o dito colar (20) apresenta uma altura (Hl, H2), a altura do dito colar (20) é variável sobre a periferia do furo (18) de modo que a altura do dito colar (20) aumenta nas zonas onde o tubo (4) oferece a menor resistência à compressão de maneira a equilibrar a repartição dos esforços de compressão da junta (26) sobre a periferia da seção do dito tubo (4).
2. Trocador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma primeira porção (38) dita de altura mínima (Hl), e uma segunda porção (40) dita de altura máxima (H2), a dita porção de altura máxima (H2) sendo situada sobre o eixo menor (B) e a dita porção de altura mínima (Hl) sendo situada sobre o eixo maior (A).
3. Trocador de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o colar (20) apresenta uma porção intermediária (42), entre a porção (38) de altura mínima (Hl) e a porção (40) de altura máxima (H2), cuja altura evolui progressivamente entre as duas porções de altura mínima (38) e de altura máxima (40).
4. Trocador de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3,

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2/2 caracterizado pelo fato de que mais a seção do colar (20) é alongada mais a relação entre as duas alturas (Hl) e (H2) do colar (20) da placa coletora (14) é elevada.
5. Trocador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o dito feixe (2) comporta aletas (10), as ditas aletas (10) comportando furos para a passagem dos tubos (4) e sendo colocadas paralelamente entre eles, os tubos (4) sendo deformados mecanicamente de maneira a aplicá-los à força contra os furos para a passagem dos tubos nas aletas (10).

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