BR112016030166B1

BR112016030166B1 - Trocador de calor

Info

Publication number: BR112016030166B1
Application number: BR112016030166-8A
Authority: BR
Inventors: Ulf Bergman; Arnaud Contet; Bengt-Ove Birgersson
Original assignee: Titanx Holding Ab
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2021-03-30
Also published as: EP3161403A1; BR112016030166A2; US20170131043A1; SE1550865A1; CN106796089A; EP3161403B1; WO2015197596A1; JP2017519181A; MX2016017026A; SE542001C2

Abstract

trocador de calor a invenção se refere a um trocador de calor (1) compreendendo um alojamento de refrigerante (10) e uma placa coletora (20). a placa coletora (20) engasta em torno de uma borda (11) do alojamento de refrigerante (10) ao abranger a borda (11). a placa coletora (20) é provida com aberturas (22), cada abertura (22) recebendo um tubo (30) para guiar refrigerante de, ou para, a cavidade fechada (50). o trocador de calor (1) compreende adicionalmente: uma placa de reforço (40) se estendendo entre dois locais engastados opostos sobre a borda (11) do alojamento de refrigerante (10), e se estendendo no exterior da placa coletora (20) em vista da cavidade fechada (50), em que a placa de reforço (40) é unida, nos locais opostos, a uma porção de superfície externa da placa coletora (20), e em que a placa de reforço (40) é provida com pelo menos uma abertura (42) envolvendo um ou mais dos tubos (30) recebidos pela placa coletora (20).

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção se refere a um trocador de calor e, em particular, a um trocador de calor do tipo que compreende um alojamento de refrigerante, uma placa coletora e uma pluralidade de tubos para transportar refrigerante de, e para, o alojamento de refrigerante. A invenção se refere a um reforço do trocador de calor a fim de resistir às altas pressões no alojamento de refrigerante.

Fundamento técnico

[002] Trocadores de calor são usados em várias aplicações, tais como ares-condicionados, compressores de ar, turbinas a gás, refrigeradores, e aplicações automotivas. Trocadores de calor para o uso automotivo podem ser um radiador ou um refrigerador do ar de carga.

[003] Trocadores de calor automotivos, ou outros, podem ser construídos com um par de alojamentos de refrigerante que são ligados por um núcleo que conduz um refrigerante entre os alojamentos de refrigerante. O núcleo é tipicamente formado por uma pluralidade de tubos que são posicionados adjacentes entre si. Os tubos podem ser unidos a uma placa coletora que, por sua vez, é afixada ao alojamento de refrigerante. As partes diferentes são tipicamente ligadas por brasagem ou soldadas juntas.

[004] A construção do trocador de calor, acima exemplificada, pode ser usada para resfriar motores de combustão interna, nos quais um refrigerante de motor é circulado através do bloco do motor e, em seguida, através do trocador de calor onde ele transfere calor para o ar passando através dele. O trocador de calor é tipicamente posicionado em uma admissão de ar na parte dianteira do veículo a fim de maximizar o fluxo de ar através do trocador de calor.

[005] A construção de trocador de calor pode também ser provida para resfriar ar dentro de um sistema de motor entre, por exemplo, um turbocompressor e uma admissão do motor.

[006] A pressão do refrigerante pode ser controlada. Por meio do aumento da pressão do refrigerante, a vaporização do refrigerante pode ser evitada e o sistema de resfriamento pode assim aumentar eficiência de resfriamento. Todavia, uma elevada pressão do refrigerante aplica pressão mais alta sobre as partes mecânicas do sistema, por exemplo, sobre o trocador de calor. Em particular, as juntas entre os tubos, a placa coletora e o alojamento de refrigerante são expostos às tensões recorrentes quando a pressão do refrigerante aumenta e diminui repetidamente. Em longo prazo, isto pode causar fadiga e colapso do sistema de resfriamento. Uma área sensível à fadiga típica é as juntas que interconectam a placa coletora com o alojamento de refrigerante, uma vez que a pressão flutuante do refrigerante faz com que o alojamento de refrigerante, relativamente fraco, mude repetidamente de dimensões, mudanças estas que devem ser acomodadas pela placa coletora.

[007] Uma solução para esse problema é a de reforçar a placa coletora para torná-la mais rígida. A JP 9126681 provê um exemplo de um clipe de reforço que é provido na placa coletora em uma posição entre os tubos. As extremidades livres dos clipes são encurvadas para seguir o formato do corpo coletor e apertando contra o mesmo. O clipe de reforço é retido por unidades de engate providas na placa coletora. As partes podem ser ligadas por brasagem entre si. A solução requer a modificação da placa coletora. Ainda, é requerido um processo de montagem complexo, uma vez que múltiplos clipes de reforço devem ser orientados e montados em espaços que têm um acesso limitado.

[008] Assim, existe ainda uma necessidade de melhoria com relação ao reforço dos componentes nesses tipos de trocadores de calor.

Sumário da invenção

[009] Um objetivo da invenção é o de prover um projeto aperfeiçoado de trocador de calor, em particular com relação ao reforço da placa coletora.

[0010] Um outro objetivo da invenção é o de prover um trocador de calor que facilite o processo de construção e que possa contribuir à eficiência em termos de custo.

[0011] Os objetivos acima, e outros, são atingidos por um trocador de calor de acordo com a reivindicação 1.

[0012] Quando o refrigerante pressurizado flui através da cavidade fechada, as paredes do alojamento de refrigerante tendem a encurvar para fora devido à pressão. Em particular, as paredes laterais tendem a abaular. Os inventores identificaram porções na junta entre o alojamento de refrigerante e a placa coletora, que são particularmente expostas à fadiga devido a tal abaulamento. A fim de reforçar a construção, uma placa de reforço é provida. A placa de reforço é unida à placa coletora ao longo da porção de extremidade da mesma, que abrange o canto entre a porção de borda livre e a porção de superfície lateral externa da borda do alojamento de refrigerante. Assim, as porções fracas, acima mencionadas, são fortalecidas e reforçadas de modo a aumentar sua resistência à fadiga. A placa de reforço limita o deslocamento do alojamento de refrigerante em vista da placa coletora quando o trocador de calor é pressurizado.

[0013] Independentemente do projeto da placa de reforço, a placa coletora pode ser projetada e fabricada de uma maneira normalizada sem cuidado seja tomado quanto o reforço necessário para uma aplicação particular. Ainda, a montagem da placa de reforço pode ser feita com efeitos somente menores à linha de montagem.

[0014] A placa de reforço pode ser feita do mesmo material que o resto dos componentes do trocador de calor, isto é, tipicamente uma liga de alumínio. Isto significa que uma junta homogênea feita por brasagem pode ser formada ao longo de todas das superfícies de contato entre a placa de reforço e a placa coletora sempre no mesmo processo de brasagem, que é normalmente usado quando da união de todos dos componentes de um trocador de calor. Assim, nenhuma etapa de união adicional é requerida, pelo que a placa de reforço pode ser facilmente integrada na linha de montagem.

[0015] Outras características e vantagens são obtidas pelas modalidades descritas nas reivindicações dependentes.

[0016] Em uma modalidade, a placa de reforço é unida a um ou mais tubos envolvidos pelas aberturas da placa de reforço. Isto reforça a rigidez à torção total do trocador de calor e diminui adicionalmente o risco de fadiga relacionada a colapsos.

[0017] Em outra modalidade, a placa de reforço pode ser arranjada para prover um interstício entre a placa de reforço e cada um de um ou mais tubos que são envolvidos pelas aberturas da placa de reforço. Esta característica pode ser preferida a fim de prover uma montagem fácil dos componentes. Também, por um interstício, tolerâncias são tornadas de menor importância, facilitando tanto a produção da placa de reforço quanto a montagem da mesma.

[0018] Independentemente de se a placa de reforço é unida aos tubos ou provê um interstício entre a placa de reforço e os tubos, as aberturas da placa de reforço podem envolver somente um tubo ou envolver uma pluralidade de tubos.

[0019] Em uma modalidade, a abertura definida pela borda do alojamento de refrigerante é oblonga. Neste caso, a placa de reforço é arranjada para se estender entre dois locais opostos em um lado longo da borda do alojamento de refrigerante. Verificou-se que o reforço da placa coletora ao longo do lado longo da borda do alojamento de refrigerante provê um forte reforço global do trocador de calor e também provê uma melhor rigidez à torsão. Este é particularmente o caso quando a placa de reforço é posicionada ao longo de uma área central do lado longo.

[0020] Em uma modalidade, os tubos são arranjados em uma pluralidade de fileiras paralelas. Cada fileira compreende uma pluralidade de tubos. As fileiras podem se estender na direção do lado longo da borda. Em tal modalidade, a placa de reforço pode ser arranjada para envolver pelo menos dois tubos adjacentes em cada fileira. Por esta configuração, a placa de reforço pode se estender ao longo de tantos tubos ao longo do lado longo quanto desejável.

Breve descrição dos desenhos

[0021] A invenção será descrita em detalhe com referência aos desenhos esquemáticos.

[0022] A figura 1 é uma vista tridimensional de um trocador de calor típico em linha com a presente invenção.

[0023] A figura 2 é uma vista de um alojamento de refrigerante e uma parte do núcleo de um trocador de calor de acordo com uma primeira modalidade.

[0024] A figura 3 é uma vista explodida do arranjo na figura 2.

[0025] A figura 4a é uma vista lateral na direção para a seção aberta do arranjo na figura 2.

[0026] A figura 4b é uma vista em seção transversal de uma seção tomada ao longo da linha A-A na figura 4a.

[0027] A figura 5a é uma vista lateral na direção para um lado pequeno do arranjo na figura 2.

[0028] A figura 5b é uma vista em seção transversal de uma seção tomada ao longo da linha B-B na figura 5a.

[0029] A figura 6 é uma vista de um alojamento de refrigerante e uma parte do núcleo de um trocador de calor de acordo com uma segunda modalidade.

[0030] A figura 7 é uma vista explodida do arranjo na figura 6.

Descrição detalhada

[0031] Um trocador de calor 1 para a troca de calor entre um refrigerante e ar é ilustrado na figura 1. Para finalidades ilustrativas, o trocador de calor é implementado com a placa de reforço da invenção. O trocador de calor 1 pode ser um radiador ou um refrigerador do ar de carga para uso em sistemas de resfriamento de motor. Um refrigerante é circulado em um sistema fechado formado por dois alojamentos de refrigerante opostos 10 e uma pluralidade de tubos 30 se estendendo entre os alojamentos. A modalidade descrita é provida com uma pluralidade de tubos arranjados verticalmente 30. Todavia, deve ser entendido que os tubos com função restante podem ser horizontalmente arranjados. Os tubos são arranjados lado a lado em pelo menos uma fileira. Um número de fileiras paralelas, cada fileira compreendendo uma pluralidade de tubos, pode ser provido.

[0032] Uma placa coletora 20 é afixada a cada alojamento de refrigerante 10 para formar uma cavidade fechada. Os tubos 30 se conectam à cavidade fechada através de aberturas na placa coletora.

[0033] Durante a operação, é permitido que o ar passe pelos tubos 30. Os tubos 30 são projetados para prover uma grande área relativa a seu volume a fim de otimizar a troca de calor. Para melhorar ainda a área de troca de calor, podem ser arranjadas chapas de metal delgadas estriadas 70 entre os tubos individuais 30. Elementos produtores de turbulência podem também ser providos.

[0034] Os tubos 30 e as placas coletoras 20 são preferivelmente feitos de metal, tal como alumínio. Todavia, deve ser entendido que também outros tipos de materiais podem ser usados. No caso de alumínio, o alumínio é preferivelmente do tipo provido com uma superfície de tratamento que facilita a brasagem.

[0035] Os alojamentos de refrigerante são tipicamente feitos de plástico, compósito ou metal.

[0036] O processo de fabricação típico de um trocador de calor feito por brasagem, do tipo acima, pode ser brevemente explicado como segue: uma pluralidade de tubos é empilhada com ou sem distância intermediária formando material de metal delgado estriado. A pluralidade de tubos empilhados é mantida junta por arranjo de duas placas coletoras opostas no topo das extremidades livres da pluralidade de tubos. Os tubos são arranjados para se estender com suas extremidades livres através de aberturas nas placas coletoras opostas. O arranjo empilhado resultante é completamente desengordurado e provido com um fundente a fim de dissolver os inevitáveis óxidos naturais da superfície do alumínio. O arranjo empilhado é subsequentemente alimentado através de um forno no qual todas as superfícies de conexão no arranjo empilhado são ligadas por brasagem juntas para formar uma unidade rígida com juntas feitas por brasagem, homogêneas ao longo de todas das superfícies de contato. Finalmente, um alojamento de refrigerante é arranjado no topo de cada placa coletora e unido à mesma. Os alojamentos de refrigerante são tipicamente fixados no local por flanges na placa coletora, flanges estes que fixam a borda periférico do alojamento de refrigerante. Uma gaxeta é arranjada entre o alojamento de refrigerante e a placa coletora antes da união dos mesmos. A junta de fixação resultante será tornada impermeável a fluido pelas forças reativas da gaxeta assim comprimida. Assim, um sistema fechado, impermeável a fluido, é provido, permitindo uma circulação fechada de um fluido a partir do primeiro alojamento de refrigerante, por intermédio da pluralidade de tubos na direção para o segundo alojamento de refrigerante.

[0037] Uma primeira modalidade de uma parte de um arranjo oblongo 2 formando o lado de fluido do trocador de calor 1 é ilustrada na figura 2. A parte ilustrada forma uma extremidade do arranjo oblongo 2. A parte é ilustrada como uma parte recortada para facilitar a compreensão do projeto. A seção transversal é representativa de qualquer parte do arranjo 2 ao longo de qualquer um dos alojamentos de refrigerante 10 na figura 1.

[0038] O arranjo 2 compreende o alojamento de refrigerante 10, a placa coletora 20 e a pluralidade de tubos 30. É apreciado que esses componentes podem assumir qualquer forma dentro do escopo das reivindicações anexas.

[0039] O alojamento de refrigerante 10 e a placa coletora 20 formam uma cavidade fechada 50, pelo que a placa coletora 20 cobre uma abertura do alojamento de refrigerante 10. Os tubos 30 estão em comunicação com a cavidade fechada 50, pelo fato de que suas extremidades abertas livres são arranjadas para se estender para dentro da cavidade fechada 50 através da placa coletora 20.

[0040] A invenção é definida por uma placa de reforço 40. A placa de reforço 40 é arranjada ao longo de, e pelo menos parcialmente em contato com, uma superfície externa da placa coletora 20. Por superfície externa é entendida uma superfície voltada para longe da cavidade fechada 50.

[0041] Os detalhes estruturais dos diferentes componentes nesta modalidade e sua afixação entre si serão agora descritos com referência às figuras 3 e 4a-4b.

[0042] Começando com o alojamento de refrigerante 10, o alojamento de refrigerante 10 compreende uma parede superior 16 e paredes laterais 17 se estendendo a partir da parede superior 16. A parede superior 16 e as paredes laterais 17 definem uma cavidade interna em forma de cesto do alojamento de refrigerante 10. A extremidade das paredes laterais 17 forma uma borda periférico que define uma abertura no alojamento de refrigerante 10. A borda 11 é, nesta modalidade, um rebordo periférico que se estende em uma direção para fora a partir da cavidade fechada 50 ao longo do perímetro do alojamento de refrigerante 10. É desnecessário mencionar que a borda 11 pode ter um número de diferentes projetos dentro do escopo da invenção.

[0043] O alojamento de refrigerante 10 é provido adicionalmente com uma entrada ou saída de refrigerante 18. A entrada/saída 18 é arranjada para ser conectada a um sistema de circulação de refrigerante, não representado.

[0044] A abertura do alojamento de refrigerante 10 é coberta pela placa coletora 20 para separar a cavidade fechada 50 do alojamento de refrigerante 10. A placa coletora 20 é também provida para conectar os tubos 30 de modo que os tubos 30 estejam em comunicação com a cavidade fechada 50. Para este objetivo, a placa coletora 20 é provida com aberturas 22. Cada abertura 22 recebe uma extremidade aberta livre de um tubo 30.

[0045] É importante que a afixação entre a placa coletora 20 e o alojamento de refrigerante 10 seja impermeável a fim de prevenir vazamento. Para este objetivo, a placa coletora 20 é arranjada para engastar a borda 11 do alojamento de refrigerante 10. O engaste é obtido pelo fato de que uma porção de extremidade 23, que se estende a partir de uma porção principal 21, da placa coletora 20, abrange uma porção de superfície lateral interna 12, uma porção de borda livre 13, uma porção de superfície lateral externa 14 e uma porção de superfície superior externa 15 da borda 11 em locais opostos na borda 11. Mais precisamente, a placa coletora 20 engasta a borda 11 ao longo dos dois lados longos opostos e ao longo dos dois lados curtos opostos. Assim, nesta modalidade, a placa coletora 20 é arranjada para engastar em torno da borda em pelo menos dois locais opostos.

[0046] Por porção de superfície lateral interna 12 do alojamento de refrigerante 10 dentro do escopo da invenção é entendida uma porção de superfície da borda 11 que constitui um alongamento da superfície de envoltório interna do alojamento de refrigerante 10. A superfície de envoltório interna do alojamento de refrigerante 10 confronta a cavidade fechada 50.

[0047] Por porção de superfície lateral externa 14 do alojamento de refrigerante 10 dentro do escopo da invenção é entendida uma porção de superfície da borda que constitui uma superfície lateral de envoltório externa do alojamento de refrigerante 10. A superfície de envoltório externa do alojamento de refrigerante 10 é voltada para longe da cavidade fechada 50.

[0048] Por porção de borda livre 13 do alojamento de refrigerante 10 dentro do escopo da invenção é entendida uma porção de superfície da borda posicionada entre as superfícies de envoltório interna e externa do alojamento de refrigerante 10.

[0049] Por porção de superfície superior externa 15 da borda dentro do escopo da invenção é entendida uma porção de superfície da borda voltada para longe da placa coletora 20.

[0050] Por abrangimento é entendido que a porção de extremidade 23 da placa coletora 20 segue as porções de superfície do alojamento de refrigerante 10, todavia, não é necessário que a porção de extremidade 23 da placa coletora 20 encoste na superfície ao longo de toda a porção de superfície do alojamento de refrigerante 10. Assim, o contato entre a porção de extremidade 23 da placa coletora 20 e a porção de superfície lateral externa 14 do alojamento de refrigerante 10 pode ser contínuo ou descontínuo ao longo da circunferência do alojamento de refrigerante 10, desde que uma vedação impermeável a fluido seja obtida. Uma vedação flexível intermediária pode ser arranjada, onde necessário.

[0051] Na modalidade descrita, a porção de extremidade 23 da placa coletora 20 encosta em duas porções de superfície opostas da borda 11, sendo a porção de superfície lateral interna 12, a porção de superfície lateral externa 14 e a porção de superfície superior externa 15, de forma a obter o efeito de engaste. É apreciado que o efeito de engaste pode ser obtido por diferentes configurações da placa coletora 20 e sua porção de extremidade 23. Por exemplo, a placa coletora 20 pode abranger somente a porção de borda livre 13 e a porção de superfície lateral externa 14 em cada local oposto para comprimir os locais opostos da borda 11 um na direção ao outro. Em outras palavras, a placa coletora 20 pode ter uma forma e função do tipo de clipe. Outras configurações são também óbvias à pessoa versada.

[0052] A placa coletora 20 compreende abas de extremidade 24, que circundam a porção de superfície superior externa 15 da borda 11. Esta característica reforça o engaste e assim aumenta ainda mais o aperto da junta entre a placa coletora 20 e o alojamento de refrigerante 10. Por uma gaxeta, não descrita, ser arranjada entre a placa coletora 20 e a borda 11, tal gaxeta será comprimida pelo engaste e a força de reação resultante da gaxeta comprimida irá assegurar uma junta impermeável a fluido e prevenirá quaisquer movimentos significantes.

[0053] Durante a operação, quando refrigerante pressurizado flui através da cavidade fechada 50, o alojamento de refrigerante 10 tende a se encurvar para fora devido à pressão. Em particular, as paredes laterais 17 tendem a abaular. O encurvamento é tipicamente cíclico, significando que, ao longo do tempo, existe um risco de fadiga. Os inventores identificaram duas porções fracas na placa coletora 20, que são particularmente expostas à tensão de fadiga em altas pressões de refrigerante. A primeira porção é o canto C1 entre a porção principal 21 e a primeira parte da porção de extremidade 23 que abrange a porção de superfície lateral interna 12 do alojamento de refrigerante 10 e, assim, a porção de envoltório interna da superfície do alojamento de refrigerante 10. A segunda porção é o canto C2 na porção de extremidade 23, que abrange o canto entre a porção de borda livre 13 do alojamento de refrigerante 10 e a porção de superfície lateral externa 14 do alojamento de refrigerante 10, isto é, a porção de envoltório interna de superfície do alojamento de refrigerante 10. Além disso, foi entendido que a parte da porção de extremidade 23, que corre ao longo da porção de superfície lateral externa 14 do alojamento de refrigerante 10, isto é, a porção de superfície de envoltório externa tende a se encurvar para fora devido ao fato de a borda 11 ser pressionada em uma direção para fora. Mesmo se a porção de extremidade 23 não se romper, ela será exposta a desgaste ao longo do tempo com a consequência de que o engaste perde assim o não aperto da junta entre o alojamento de refrigerante 10 e a placa coletora 20. Existe também um risco de que a tensão cíclica cause fadiga nas juntas ligadas por brasagem entre a placa coletora 20 e os tubos 30.

[0054] A fim de reforçar o projeto, a invenção provê uma placa de reforço 40. A placa de reforço 40 compreende uma porção principal 41 formando uma base e pelo menos duas porções de extremidade opostas 43.

[0055] A placa de reforço 40 é formada por chapa de metal estampada e é preferivelmente feita do mesmo material que a placa coletora 20 e os tubos 30 para facilitar união entre as mesmas.

[0056] A placa de reforço 40 é arranjada sobre uma superfície externa da placa coletora 20, e se estende entre dois locais engastados opostos sobre a borda 11 do alojamento de refrigerante 10.

[0057] A placa de reforço 40 está em contato com, e é unida a, a placa coletora 20 em pelo menos duas posições: uma em cada local engastado sobre a borda 11. Mais precisamente, a placa de reforço 40 é arranjada em contato com, e unida a, cada uma das porções de extremidade 23 da placa coletora 12. A junta é arranjada ao longo de pelo menos a parte da porção de extremidade 23 que abrange o canto C2 entre a porção de borda livre 13 do alojamento de refrigerante 10 e a porção de superfície lateral externa 14 da borda 11.

[0058] Pelo fato de que a placa de reforço 40 é unida a esta parte particular da placa coletora 20, os cantos fracos C1 e C2, acima mencionados, são fortalecidos e reforçados de modo a aumentar sua resistência à fadiga devida às altas pressões cíclicas no alojamento de refrigerante 10. A placa de reforço 40 limita o deslocamento da placa coletora 20 e do alojamento de refrigerante 10 quando o último é pressurizado. O deslocamento limitado reduz tensões no alojamento de refrigerante 10, na placa coletora 20 e nos tubos 30 e também em todas as juntas entre esses componentes.

[0059] As porções de extremidade 43 da placa de reforço 40 são encurvadas de forma a seguir a curvatura das porções de extremidade 23 da placa coletora 20. A placa de reforço 40 pode ser unida à placa coletora 20 também ao longo de outras porções. Na modalidade descrita, existe, a título de exemplo, uma junta entre a placa coletora 20 e a placa de reforço 40 ao longo da porção principal 41 da placa de reforço 40 e da placa coletora 20.

[0060] A altura H das porções de extremidade opostas 43 da placa de reforço 40 pode variar. Como um mínimo, a placa de reforço 40 deve se estender em torno do canto C2 da placa coletora 20 e pelo menos ao longo da porção da porção de extremidade 23 da placa coletora 20. Todavia, não tem que ter necessariamente a mesma altura e extensão que a porção de extremidade 23 da placa coletora 20.

[0061] A placa de reforço 40 compreende aberturas 42. Na modalidade descrita, cada abertura 42 circunda um único tubo 30. Pelo termo "circunda", está dentro do escopo da invenção o significado que o tubo 30 é posicionado na abertura 42, todavia o tubo 30 não precisa encostar na placa de reforço 40, como será ilustrado mais detalhadamente adiante. Nesta modalidade, todavia, a placa de reforço 40 está arranjada em contato com, e unida a, cada um dos tubos 30. Esta característica reforça a rigidez à torção do trocador de calor como tal e pode ainda se acrescentar ao reforço dos cantos relevantes C1 e C2.

[0062] Na modalidade descrita, as aberturas 42 têm rebordos periféricos 42a, os quais fornecem um suporte adicional e superfície de contato aos tubos 30. A placa coletora 20 compreende rebordos periféricos 22a similares.

[0063] A junta nas superfícies de contato entre a placa coletora 20 e a placa de reforço 40 são preferivelmente feitas por brasagem, juntas homogêneas, juntas estas que são formadas na mesma etapa de processo que foi previamente descrita para ser usada quando da brasagem dos componentes empilhados que constituem trocador de calor na figura 1.

[0064] Uma vista bidimensional na direção para uma extremidade de lado pequeno do arranjo 2 na figura 2 é ilustrada na figura 5a. Uma seção tomada ao longo da linha B-B é ilustrada na figura 5b.

[0065] A placa de reforço 40 se estende entre dois locais opostos, que são engastados pela placa coletora 20, no lado longo da borda 11 do alojamento de refrigerante 10. Este posicionamento da placa de reforço 40 pode ser vantajoso quando a abertura do alojamento de refrigerante 10 tem uma extensão oblonga com um comprimento consideravelmente excedendo a espessura do trocador de calor. Verificou-se que o reforço da placa coletora 20 ao longo do lado longo da borda 11 do alojamento de refrigerante 10, em particular ao longo de uma área central do lado longo, provê um forte reforço do trocador de calor. Por área central é entendida que a placa de reforço 40 circunda os tubos 30, que não são posicionados na extremidade do lado longo, isto é, adjacentes ao lado pequeno da borda 11.

[0066] A placa de reforço 40 poderia, em outras modalidades (não descritas), também se estender entre dois locais opostos nos lados pequenos da borda 11 do alojamento de refrigerante 10.

[0067] Uma segunda modalidade de uma parte do arranjo 3 formando o lado de fluido do trocador de calor 1 é ilustrada nas figuras 6 e 7. Os componentes que são similares àqueles ilustrados na primeira modalidade são providos com os mesmos números de referência.

[0068] O arranjo 3 compreende uma placa de reforço 60 que tem uma configuração ligeiramente diferente da primeira modalidade da placa de reforço 40. A placa de reforço 60 compreende uma porção principal 61 formando uma base e duas porções de extremidade opostas 63 que se estendem a partir da porção principal 61.

[0069] A placa de reforço 60 é unida à placa coletora de maneira similar à primeira modalidade. Em outras palavras, a placa de reforço 60 é unida a cada uma das porções de extremidade 23 da placa coletora 20. A junta é arranjada ao longo de pelo menos a parte da porção de extremidade 23 que abrange o canto C2 entre a porção de borda livre 13 e a porção de superfície lateral externa 14 da borda 11. De forma similar à primeira modalidade, as porções de extremidade 63 são encurvadas de forma a seguir a curvatura das porções de extremidade 23 da placa coletora 20.

[0070] A placa de reforço 60 é provida com aberturas 62. De forma contrária à primeira modalidade, cada abertura 62 abrange um par de tubos adjacentes 30. Nesta modalidade, os tubos 30 são posicionados em uma pluralidade de fileiras, sendo duas fileiras no caso ilustrado. As fileiras são posicionadas em paralelo. Cada fileira compreende uma pluralidade de tubos 30. A parte ilustrada do arranjo 3 mostra três tubos 3 em cada fileira. Cada fileira se estende na direção do lado longo da borda 11, que provê uma abertura oblonga do alojamento de refrigerante 10.

[0071] A placa de reforço 60 circunda tubos adjacentes 30 nas fileiras adjacentes. Além disso, a única placa de reforço 60 é provida com uma pluralidade de aberturas 62 que conjuntamente abrangem uma pluralidade de tubos 30 ao longo das fileiras.

[0072] A placa de reforço 60 difere da placa de reforço 40 da primeira modalidade também pelo fato de que ela não é unida aos tubos 30. Pelo contrário, a placa de reforço 60 é arranjada para prover um interstício entre a placa de reforço 60 e cada um dos tubos 30 envolvido pelas aberturas 62. Esta característica pode ser preferida a fim de facilitar a montagem dos componentes. Ainda, às tolerâncias das aberturas 62 da placa de reforço 60 pode ser dada uma importância reduzida.

[0073] As duas modalidades descritas acima exemplificam a grande variedade de projetos da placa de reforço 40 e 60, que é possível dentro do escopo da invenção. Independentemente do projeto da placa de reforço 40, 60, a placa coletora 20 pode ser projetada e fabricada de uma maneira normalizada sem que cuidado seja tomado quanto ao tipo de placa de reforço 40, 60 a ser usada.

[0074] A placa de reforço pode ser escolhida e acrescentada durante a montagem do trocador de calor com somente menor efeito sobre a linha de montagem.

[0075] Deve ser entendido que uma pluralidade de placas de reforço 40, 60 podem ser arranjadas lado a lado ao longo da placa coletora 20. As placas de reforço 40, 60 podem ser arranjadas lado a lado em contato entre si ou ser arranjadas com uma distância intermediária.

[0076] Pela produção das placas de reforço 40, 60 do mesmo material que o resto do trocador de calor, com a exceção do alojamento de refrigerante que tipicamente é feito de plástico, a placa de reforço 40, 60 não exige uma etapa de união separada, mas será ligada por brasagem a componentes adjacentes que estão em contato com a mesma durante a etapa de brasagem convencional. Ainda, por serem do mesmo material que as placas coletoras 20 e os tubos 30, as placas de reforço 40, 60 se moverão termicamente juntas com o resto do trocador de calor, não causando tensão adicional juntas ligadas por brasagem.

[0077] É apreciado que as modalidades da invenção, como descritas acima, podem ser alteradas de diferentes maneiras dentro do escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, o número de aberturas 42 e 62 e a geometria das mesmas pode variar na dependência do tipo de tubos e de sua geometria. Outro exemplo é que a borda pode assumir qualquer forma apropriada. É apreciado que a placa de reforço de acordo com a invenção pode ser usada em qualquer tipo de trocador de calor em que os alojamentos de refrigerante são afixados à placa coletora por engaste, brasagem, soldagem ou similar.

Claims

1. Trocador de calor, compreendendo: um alojamento de refrigerante (10) tendo uma borda (11) que define uma abertura; uma placa coletora (20) arranjada para cobrir a abertura; em que a placa coletora (20) engasta a borda (11) do alojamento de refrigerante (10) por abranger uma porção de borda livre (13), uma porção de superfície lateral externa (14) e uma porção de superfície superior externa (15) em pelo menos dois locais opostos sobre a borda (11); pelo que uma cavidade fechada (50) para refrigerante é definida pelo alojamento de refrigerante (10) e a placa coletora (20); e em que a placa coletora (20) é provida com aberturas (22), cada abertura (22) recebendo um tubo (30) para guiar refrigerante de, ou para, a cavidade fechada (50); o trocador de calor compreende adicionalmente: uma placa de reforço (60) se estendendo entre dois locais opostos sobre a borda (11) do alojamento de refrigerante (10), e se estendendo no exterior da placa coletora (20) em vista da cavidade fechada (50), a placa de reforço (60) sendo feita do mesmo material que a placa coletora (20) e os tubos (30); em que a placa de reforço (60) é unida, em cada um dos ditos locais opostos, a uma porção de superfície externa da placa coletora (20) abrangendo um canto (C2) entre a porção de borda livre (13) do alojamento de refrigerante (10) e a porção de superfície lateral externa (14) da borda (11); em que a placa de reforço (60) é provida com pelo menos uma abertura (62) envolvendo mais do que um dos tubos (30) que são recebidos pela placa coletora (20); caracterizado pelo fato de que: a placa de reforço (60) é arranjada para prover um interstício entre a placa de reforço (60) e o mais de um tubo (30) envolvido pelas aberturas (62) da placa de reforço (60).

2. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura definida pela borda (11) é oblonga; e em que a placa de reforço (60) é arranjada para se estender entre dois locais opostos em um lado longo da borda (11).

3. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os tubos (30) são arranjados em uma pluralidade de fileiras paralelas, cada fileira compreendendo uma pluralidade de tubos (30); em que as fileiras se estendem na direção do lado longo da borda (11); e em que a placa de reforço (60) envolve pelo menos dois tubos adjacentes (30) em cada fileira.

4. Trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a placa de reforço (60) é arranjada em uma área central da placa coletora (20) com relação ao lado longo da borda (11).

5. Trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os tubos (30) têm uma seção transversal oblonga e são arranjados com a mesma orientação, e em que a placa de reforço (60) se estende ao longo dos lados longos dos tubos (30).

6. Trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a placa de reforço (60) é unida à placa coletora (20) por brasagem.

7. Trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a placa coletora (20) abrange também uma porção de superfície lateral interna (12) em cada um de ditos dois locais opostos sobre a borda (11).

8. Trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o alojamento de refrigerante (10) compreende uma parede superior (16) e paredes laterais (17) que se estendem a partir da parede superior (16), a parede superior (16) e paredes laterais (17) definindo um espaço interno em forma de cesto do alojamento de refrigerante (10).