ES2226025T3

ES2226025T3 - Intercambiador de calor y disposicion de intercambiadores de calor para vehiculos automoviles.

Info

Publication number: ES2226025T3
Application number: ES98107377T
Authority: ES
Inventors: Franco Ghiani
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: US6012512A; EP1435503A2; JPH1114271A; EP1435503B1; DE59811818D1; EP0881447A2; DE19722097A1; EP0881447B1; EP1435503A3; EP0881447A3; DE59814344D1

Abstract

SON DE TODOS CONOCIDOS LOS CALOPORTADORES (1) CON UN BLOQUE DE ESTRIAS/TUBOS (4), ESTANDO LOS TUBOS PLANOS DISPUESTOS SOBRE CARAS OPUESTAS Y PROVISTOS DE EMBOCADURAS ENSANCHADAS. LAS SECCIONES DE PARED TRANSVERSALES Y YUXTAPUESTAS DE LOS EXTREMOS DE LOS TUBOS ESTAN ADOSADAS EN PLANO Y LOS EXTREMOS ESTAN ALINEADOS EN FILA. SOBRE LOS EXTREMOS DE AMBAS CARAS ESTA COLOCADO UN CAJETIN DE FLUJO (2, 5) QUE LOS OBTURA SOLIDARIAMENTE CON LAS CORRESPONDIENTES SECCIONES LONGITUDINALES DE PARED DE LOS EXTREMOS DE LOS TUBOS. LA INSTALACION DISPONE ASIMISMO DE UNA UNIDAD DE TRANSFERENCIA DE CALOR CON AL MENOS DOS CALOPORTADORES DISPUESTOS UNO DETRAS DEL OTRO EN EL SENTIDO DEL FLUJO. SEGUN LA INVENCION, LAS SECCIONES DE PARED ENFRENTADAS ENTRE SI DE LOS EXTREMOS DE LOS TUBOS ESTAN ADOSADAS EN UNION CONTINUA Y/O LOS COMO MINIMO DOS EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR LLEVAN ASIGNADOS EN LAS CARAS OPUESTAS UNA PARED LATERAL COMUN (11, 12). EL DISPOSITIVO DE LA INVENCION SE PUEDE UTILIZAR COMO REFRIGERADOR DEAGUA/AIRE, COMO REFRIGERADOR DE AIRE DE SOBRECARGA Y COMO CONDENSADOR.

Description

Intercambiador de calor y disposición de intercambiadores de calor para vehículos automóviles.

La invención se refiere a un intercambiador de calor para vehículos automóviles con un bloque de tubos de aletas cuyos tubos planos están dotados en lados opuestos con extremos de tubos abocardados de tal manera que secciones de pared de los extremos de tubo, que discurren transversalmente, contiguas entre sí, están situadas unas junto a otras laminarmente y los extremos de los tubos se alinean unos con otros en una hilera, estando dispuesta en cada caso sobre los extremos de tubo en ambos lados una caja de circulación cerrando enrasada con secciones de pared correspondientes que discurren longitudinalmente de los extremos de tubo, así como una disposición de intercambiadores de calor para un vehículo automóvil con por lo menos dos intercambiadores de calor dispuestos unos tras otro en la dirección de circulación. Este tipo de dispositivos se conocen por ejemplo gracias a la publicación US 4.206.806.

En la publicación DE 195 43 986.4, no publicada con anterioridad, se describe un intercambiador de calor el cual presenta un bloque de tubos de aletas con tubos planos, cuyos extremos de tubo están abocardados en cada caso para dar secciones transversales rectangulares. Los extremos de tubo están abocardados de tal manera que estos están situados unos junto a otros laminarmente con sus secciones de pared que discurren transversales respecto de la dirección longitudinal de cajas de circulación superpuestas, y que las secciones de pared que discurren longitudinalmente, en cada caso lateralmente, de los extremos de tubo se alinean entre sí y cierran enrasadas con las zonas de pared correspondientes de las cajas de circulación superpuestas. Mediante soldadura de las secciones de pared y zonas de pared que se conectan unas con otras se consigue la obturación de las cajas de circulación. Las cajas de circulación sirven como cajas colectoras o distribuidoras. La solicitud de patente no publicada con anterioridad da a conocer además una disposición de intercambiadores de calor con dos intercambiadores de calor de los cuales uno está formado como radiador de vehículo automóvil y el otro como condensador. Estos dos intercambiadores de calor están dispuestos, en la dirección de circulación del aire, directamente uno tras otro y están conectados entre sí mediante medios de conexión correspondientes en la zona de las cajas de circulación respectivas.

La invención se plantea el problema de crear un intercambiador de calor así como una disposición de intercambiadores de calor del tipo mencionado al principio que hagan posibles tanto una fabricación más segura funcionalmente así como una estructura sencilla y que ahorre espacio.

Para el intercambiador de calor el problema se resuelve gracias a que las secciones de pared contiguas entre sí, que discurren transversalmente, de los extremos de tubo están fijadas situadas unas junto a otras en unión positiva. Gracias a ello es posible, ya durante el montaje previo del intercambiador de calor, es decir antes de la soldadura de las piezas constructivas individuales, lograr una orientación y fijación exacta de los extremos de tubo entre sí. Se pueden evitar tolerancias a causa de un desplazamiento lateral de extremos de tubo individuales. Mediante el contacto en unión positiva de las secciones de pared entre sí resulta además una superficie de contacto ampliada la cual tiene como consecuencia una seguridad aumentada de la conexión soldada.

Como perfeccionamiento de la invención, las secciones de pared que discurren longitudinalmente, orientadas hacia las cajas de circulación de los extremos de tubo, están en contacto en unión positiva con zonas de pared correspondientes de las cajas de circulación. Con ello se continua mejorando el montaje previo del intercambiador de calor dado que las cajas de circulación -referidas a su dirección longitudinal- son posicionadas también de manera exacta sobre los extremos de tubo y pueden ser mantenidas fijadas en dirección longitudinal mediante la unión positiva. Además el contacto en unión positiva garantiza una zona de superficie de contacto ampliada la cual continúa mejorando la estanqueidad y la seguridad de la futura conexión soldada entre la caja de circulación y los extremos de tubo.

En otro perfeccionamiento de la invención, las esquinas de los extremos de tubo abocardados están dotadas con radios comprendidos entre 0 y 2 mm. Al mismo tiempo presentan los extremos de tubo abocardados preferentemente una forma rectangular las cuales, según los perfeccionamientos descritos con anterioridad, pueden estar dotadas adicionalmente con secciones de pared correspondientemente deformadas. Los radios preferidos garantizan que entre los extremos de tubo contiguos, también en la zona de los lados exteriores, queden únicamente rendijas extremadamente estrechas, las cuales pueden ser rellenadas por completo por la soldadura durante el proceso de soldadura, de manera que está garantizada la conexión soldada estanca entre sí y, en especial, con las zonas de pared lateral de las cajas de circulación.

En otro perfeccionamiento de la invención, los extremos de tubo están abocardados en cada caso asimétricamente respecto de un plano central del tubo plano asignado. Gracias a ello es posible hacer realidad disposiciones especiales de las piezas constructivas del intercambiador de calor, sin afectar al funcionamiento seguro del intercambiador de calor.

En otro perfeccionamiento de la invención, el perímetro del abocardado de cada extremo de tubo corresponde al perímetro del tubo plano asignado más o menos un 30%. La relación negativa entre el perímetro de cada tubo plano y el perímetro de extremo de tubo abocardado asignado resulta, en especial, mediante el plegado por secciones de doble pared de la pared de los extremos de tubo.

En otro perfeccionamiento de la invención, las secciones de pared que discurren transversalmente, orientadas hacia los extremos de tubo contiguos, presentan una altura comprendida entre 0,3 y 2 veces una distancia de separación de los tubos planos, es decir 0,3T \leq H_{1} \leq 2T. Este margen de dimensionado preferido hace posible una conexión estanca más segura entre los extremos de tubo así como una resistencia suficiente de la totalidad del bloque de tubos de aletas.

En otro perfeccionamiento de la invención, los tubos planos están dispuestos discurriendo oblicuos, con respecto al eje de simetría de los extremos de tubo abocardados. Mediante este perfeccionamiento es también posible una disposición especial del intercambiador de calor en el vehículo automóvil, donde es ventajosa especialmente una disposición oblicua del intercambiador de calor dentro de un compartimento de motor del vehículo automóvil -referida a la dirección de marcha normal del vehículo automóvil.

Para la disposición de intercambiadores de calor el problema según la invención se resuelve gracias a que a los al memos dos intercambiadores de calor está asignada, en lados opuestos, en cada caso una pieza lateral común. Mediante las piezas laterales comunes se consigue, por un lado, una conexión sencilla y segura de los intercambiadores de calor relativamente entre sí y, por el otro, un posicionamiento exacto unos respecto de los otros. Además resulta un montaje y fabricación simplificados para la disposición de intercambiadores de calor con una cantidad reducida de piezas constructivas.

Como perfeccionamiento de la invención, las cajas de circulación de por lo menos un intercambiador de calor están estructuradas abiertas por sus zonas laterales y las piezas laterales opuestas están dotadas en cada caso con por lo menos una sección de cierre correspondiente, las cuales asoman al interior de las zonas laterales correspondientes de las cajas de circulación y cierran estas de forma estanca. Gracias a ello es posible estructurar las cajas de circulación de forma sencilla dado que estas pueden ser conformadas por embutición profunda como perfiles en U sencillos.

En otro perfeccionamiento de la invención, dichos por lo menos dos intercambiadores de calor presentan nervios comunes, que se extienden a lo largo de la profundidad total del bloque de tubos de aletas. Con ello se consigue una estructura simplificada de la disposición de intercambiadores de calor dado que el número de piezas constructivas es reducido y los nervios establecen directamente la conexión de los intercambiadores de calor entre sí.

En otro perfeccionamiento de la invención, las cajas de circulación de dichos por lo menos dos intercambiadores de calor están dotadas con racores de empalme los cuales están alabeados paralelos entre sí y orientados en el mismo sentido. Con ello se da una disposición más favorable a la circulación de los racores de empalme, la cual además actúa de manera que ahorra espacio.

En otro perfeccionamiento de la invención, están dispuestas entre los tubos y/o las cajas de circulación rendijas de aislamiento. Estas rendijas de aislamiento sirven para el aislamiento térmico de los intercambiadores de calor contiguos entre sí, donde las rendijas de aislamiento separan entre sí los tubos en cada caso preferentemente a lo largo de toda su longitud hasta las cajas de circulación correspondientes. Este perfeccionamiento comprende sin embargo también rendijas de aislamiento las cuales están previstas únicamente, por secciones, entre los tubos y/o cajas de circulación contiguos. Las rendijas de aislamiento presentan anchuras preferidas comprendidas entre 1 y 10 mm.

Otras ventajas y características de la invención resultan tanto de las reivindicaciones como de la descripción que se expone a continuación de ejemplos de realización preferidos de la invención, los cuales están representados sobre la base de dibujos.

La Fig. 1 muestra una vista frontal de una forma de realización de una disposición de intercambiadores de calor según la invención la cual está compuesta por tres intercambiadores de calor diferentes,

la Fig. 2 una vista lateral de la disposición de intercambiadores de calor según la Fig. 1,

la Fig. 3 una pieza lateral común para la disposición de intercambiadores de calor según las Figs. 1 y 2,

la Fig. 4 una vista de la pieza lateral según la Fig. 3 en la dirección de la flecha IV en la Fig. 3,

la Fig. 5 una sección a través de la disposición de intercambiadores de calor según las Figs. 1 y 2 a lo largo de la línea de corte V-V en la Fig. 2,

la Fig. 6 una sección a través de otra disposición de intercambiadores de calor según la Fig. 7 a lo largo de la línea de corte VI-VI en la Fig. 7,

la Fig. 7 una vista lateral de la otra disposición de intercambiadores de calor la cual presenta dos intercambiadores de calor diferentes con una pieza lateral común,

la Fig. 8 una sección longitudinal a través de la disposición de intercambiadores de calor según la Fig. 7,

la Fig. 9 esquemáticamente, una sección transversal, a la altura de un bloque de tubo de aletas, a través de una disposición de intercambiadores de calor similar a las Figs. 7 y 8,

la Fig. 10 otra sección transversal esquemática a través de una disposición de intercambiadores de calor similar a las Figs. 1, 2 y 5 en la zona de un bloque de tubo de aletas común,

la Fig. 11 una sección longitudinal a través de otra forma de realización de una disposición de intercambiadores de calor según la invención con tres intercambiadores de calor diferentes, los cuales presentan racores de empalme dispuestos de forma favorable a la circulación y simétricamente,

la Fig. 12 esquemáticamente, una sección de un bloque de tubo de aletas en la zona de los extremos de tubo abocardados,

la Fig. 13 otra sección de un bloque de tubo de aletas similar a la Fig. 12 con extremos de tubo abocardados asimétricamente,

la Fig. 14 una sección de un tubo plano según la Fig. 12 en la zona de su extremo de tubo abocardado,

la Fig. 15 esquemáticamente, una sección a través de una caja de agua que sirve de caja de circulación, la cual está superpuesta sobre extremos de tubo abocardados de tubos planos,

la Fig. 16 una sección a través del tubo plano según la Fig. 14 a lo largo de la línea de corte XVIII en la Fig. 14,

la Fig. 17 una sección a través de otro tubo plano similar a la Fig. 18,

la Fig. 18 esquemáticamente, una vista superior sobre extremos de tubo abocardados de un bloque de tubos de aletas,

la Fig. 19 esquemáticamente, extremos de tubos abocardados de un bloque de tubos de aletas similar a la Fig. 21;

la Fig. 20 esquemáticamente, una vista superior sobre extremos de tubo abocardados de otro bloque de tubos de aletas similar a la Fig. 21,

la Fig. 21 esquemáticamente, extremos de tubos abocardados de otro bloque de tubos de aletas similar a las Figs. 21 a 23.

Una disposición de intercambiadores de calor 1 para un vehículo automóvil según las Figs. 1 a 5 presenta un primer intercambiador de calor en forma de un radiador de agua/aire, un segundo intercambiador de calor en forma de un radiador de aire de admisión así como un tercer intercambiador de calor en forma de un condensador. Los tres intercambiadores de calor están dispuestos, paralelos entre sí, transversalmente respecto de la dirección longitudinal del vehículo automóvil en un compartimento de motor de un vehículo automóvil de manera que están dispuestos uno tras otro en la dirección de circulación del aire de marcha en caso de dirección de marcha normal del vehículo automóvil. El radiador de agua/aire presenta una caja de agua 2, superior en la Fig. 1, que sirve de caja de circulación así como una caja de agua 5 inferior, donde en la caja de agua 5 inferior están dispuestos dos racores de empalme 9 y 10 para la conexión del radiador de agua/aire con el correspondiente circuito de agua de refrigeración. Entre las dos cajas de agua 2 y 5 se extiende un bloque de tubos de aletas 4 cuya estructura y cuya conexión con las cajas de agua 2 y 5 se explicará a continuación con mayor detalle. Detrás del radiador de aguar/aire está dispuesto el radiador de aire de admisión el cual presenta una caja de aire 3 superior sirve como caja de circulación así como una caja de aire 6 inferior correspondiente. Entre las dos cajas de aire 3 y 6 está previsto, de manera análoga al radiador de agua/aire, un bloque de tubos de aletas no representado con mayor detalle, cuya estructura y cuya conexión con las cajas de aire 3 y 6 corresponde a la estructura correspondiente del radiador de agua/aire. Detrás del radiador de aire de admisión está posicionado el condensador, el cual presenta una caja de circulación 13 superior así como una caja de circulación 14 inferior y un bloque de tubos de aletas que discurre entre estas cajas de circulación 13, 14 y que no se designa con mayor detalle. Cada caja de circulación 13, 14 está formada por dos semimonocoques, compuestos para dar un perfil de cámara hueca, donde en cada caso un semimonocoque representa un suelo de la correspondiente caja de circulación 13, 14 y está dotado con adelgazamientos para la ligadura estanca en extremos de tubos de los tubos planos. Lateralmente las cajas de circulación 13, 14 están cerradas de forma estanca en cada caso mediante una inserción de tapa.

Tanto el bloque de tubos de aletas del radiador de aire de admisión como también el bloque de tubos de aletas del radiador de agua/aire están compuestos por un gran número de tubos planos paralelos entre sí así como por nervios ondulados dispuestos entre estos. Los extremos de tubo opuestos de los tubos planos están abocardados en cada caso rectangularmente de manera que los extremos de tubo según la Fig. 1 están, en cada caso en una hilera, con sus secciones de pared que discurren transversalmente vistas en la dirección longitudinal de las cajas de circulación, situados laminarmente y situados muy juntos unos junto a otros. Las secciones de pared que discurren longitudinalmente de los extremos de tubo discurren en cada caso alineadas entre sí. En estas secciones de pared que discurren longitudinalmente de los extremos de tubo, los cuales forman en cada caso los lados exteriores del bloque de tubos de aletas, están en contacto, laminarmente y enrasadas, zonas de pared que se corresponden de las cajas de circulación que discurren longitudinalmente. Los extremos de tubo abocardados forman por consiguiente directamente los "suelos" de las cajas de circulación, de manera que se evita la necesidad de prever adicionalmente suelos en la zona de las cajas de circulación. La estructura de los intercambiadores de calor descrita corresponde a la estructuración de los extremos de tubo y a la colocación de las cajas de circulación, como está descrito en la publicación DE 195 43 986.4 no publicada con anterioridad.

Las cajas de circulación tanto del radiador de aire de admisión como también del radiador de agua/aire están estructuradas en sus zonas laterales opuestas en cada caso abiertas. Del cierre lateral de estas zonas laterales de las cajas de circulación se hace cargo en cada caso una sección de cierre 15, 16, 18, 19 de una pieza lateral 11, 12, la cual se extiende de una sola pieza a lo largo de la totalidad de la profundidad de la disposición de intercambiadores de calor y con ello a lo largo de los tres intercambiadores de calor. Las dos piezas laterales 11, 12 limitan los bloques de tubos de aletas del radiador de agua/aire, del radiador de aire de admisión y del condensador sobre lados opuestos. Las secciones de cierre 15, 16, 18, 19 de cada pieza lateral 11, 12 sobresalen, en prolongación de las piezas laterales, en cada caso al interior de las zonas laterales de las cajas de circulación, donde los contornos exteriores de las secciones de cierre 15, 16, 18, 19 están adaptadas en cada caso exactamente a los contornos interiores de las zonas laterales de las cajas de circulación, de manera que resulta un contacto estanco circulatorio de las secciones de cierre 15, 16, 18, 19 con las paredes interiores correspondientes de las cajas de circulación.

Para el refuerzo de las secciones de cierre 15, 16, 18, 19 así como para la ampliación del contacto superficial circulatorio de las secciones de cierre 15, 16, 18, 19 con las paredes interiores correspondientes de las cajas de circulación, éstas presentan en su zona del borde en cada caso un alma de contacto, que discurre a lo largo de las paredes de las cajas de circulación, que sobresale en ángulo recto respecto de la superficie de la pieza lateral 11, 12 correspondiente y con ello paralela respecto de las paredes interiores de la caja de circulación correspondiente. En la zona de las cajas de circulación 13, 14 del condensador las piezas laterales 11, 12 presentan únicamente una sección de contacto 17, la cual se apoya en un canto inferior del semimonocoque correspondiente de las cajas de circulación 13, 14 y, por consiguiente, no se hace cargo de ninguna función de estanqueidad lateral. Como se ha descrito ya, las funciones de estanqueidad laterales de las cajas de circulación 13, 14 son satisfechas mediante tapas de cierre laterales correspondientes, las cuales están insertadas de forma estanca en los perfiles de cámara hueca de las cajas de circulación 13, 14. Las dos piezas laterales 11, 12 son aplicadas, para el montaje de la disposición de intercambiadores de calor, desde lados opuestos, en los bloques de tubos de aletas y al mismo tiempo son insertadas con sus secciones de cierre 15, 16, 18, 19 axialmente
-con respecto a la dirección longitudinal de las cajas de circulación- en las cajas de circulación. Mediante un dispositivo tensor como cintas de sujeción o similares, la totalidad de la disposición de intercambiadores de calor incluidas las piezas laterales 11, 12, es cargada a presión en la dirección transversal de los bloques de tubos de aletas y a continuación es soldada de forma estanca en un proceso de soldadura común. Para ello es evidentemente una condición previa que todas las piezas constructivas de la disposición de intercambiadores de calor 1 estén fabricadas con chapa de metal, preferentemente una aleación de aluminio. Al menos las secciones que hay que conectar en cada caso estrechamente de las piezas constructivas individuales de la disposición de intercambiadores de calor están correspondientemente plaquedas con soldadura. Para fijar las piezas laterales 11, 12 ya en el estadio de montaje previo en las zonas laterales de las cajas de circulación están previstas en los cantos frontales opuestos de las cajas de circulación, en cada caso, garras de sujeción las cuales en el ejemplo de realización según la Fig. 7 están dotadas con el signo de referencia 26. Estas son dobladas hacia dentro, tras las introducción axial de las secciones de cierre de las piezas laterales 11, 12, con lo cual engarzan en escotaduras correspondientes de las almas de contacto de las secciones de cierre 15, 16, 18, 19. Por consiguiente, también sin el dispositivo tensor descrito, se logra por consiguiente a través de las piezas laterales 11, 12 ya una fijación de las cajas de circulación del radiador de aire de admisión y del radiador de agua/aire con respecto a los bloques de tubos de aletas correspondientes y con respecto a las piezas laterales 11, 12.

Como se puede reconocer en la representación según la Fig. 5 resulta, mediante la superposición directa de las cajas de circulación sobre los extremos de tubo aborcardados, por un lado, y la previsión de piezas laterales 11, 12 comunes, en cada caso de una sola pieza, por el otro, una estructura compacta de construcción extremadamente estrecha de la disposición de intercambiadores de calor, donde entre los tubos planos 21, 22, 24 individuales del condensador, del radiador de aire de admisión y del radiador de agua/aire y con ello entre los bloques de tubos de aletas correspondientes quedan distancias extremadamente reducidas. Dado que el radiador de aire de admisión y el radiador de agua/aire están separados entre sí en la zona de las cajas de circulación, resulta en estas zonas un buen aislamiento térmico entre las cajas de circulación contiguas. En la Fig. 5 se puede reconocer además que los tubos planos 21 del condensador sobresalen a través de un suelo 20 de la correspondiente caja de circulación 13 y están fijados mediante este suelo 20 en la caja de circulación 13.

Otra disposición de intercambiadores de calor según las Figs. 6 a 8 presenta únicamente dos intercambiadores de calor dispuestos uno tras otro, de los cuales uno está formado como radiador de agua/aire y el otro como condensador. El radiador de agua/aire corresponde en cuanto a su estructura al radiador de agua/aire de la disposición de intercambiadores de calor 1 descrita anteriormente con detalle sobre la base de las Figs. 1 a 5, de manera que no son necesarias más explicaciones. Lo mismo es válido para la estructura del condensador según las Figs. 6 a 8. Al radiador de agua/aire y el condensador están asignadas asimismo, sobre lados opuestos, dos piezas laterales 12a comunes, las cuales están estructuradas fundamentalmente según las piezas laterales 11 y 12, si bien están concebidas únicamente para dos intercambiadores de calor. Cada pieza lateral 12a presenta únicamente en cada caso una sección de cierre 16a para la zona lateral correspondiente de la caja de agua del radiador de agua/aire las cuales, de forma análoga a la estructuración según las Figs. 1 a 5, se pueden fijar con la ayuda de garras de sujeción 26 en las zonas laterales y se sueldan, a continuación, de forma estanca con las cajas de agua. La estructura compacta de la disposición de intercambiadores de calor así como la estructuración análoga para la disposición de intercambiadores de calor según las Figs. 1 a 5 se puede deducir, por lo demás, de los dibujos de las Figs. 6 a 8, donde para las mismas piezas constructivas se han utilizado los mismos signos de referencia con la adición únicamente de la letra a.

En el ejemplo de realización según la Fig. 9 está representada, en sección, una disposición de intercambiadores de calor similar a la de las Figs. 6 a 8, la cual se compone preferentemente asimismo de un radiador de agua/aire y un condensador. La diferencia esencial con el ejemplo de realización según las Figs. 6 a 8 es que esta disposición de intercambiadores de calor presenta un bloque de tubos de aletas común el cual, si bien los tubos planos 21b del condensador, por un lado, y los tubos planos 24b del radiador de agua/aire, por el otro, están separados entre sí, presenta nervios ondulados 27 comunes y pasantes a lo largo de la totalidad de la profundidad de la disposición de intercambiadores de calor. Los nervios ondulados 27 presentan por consiguiente la misma anchura que las piezas laterales 12b que se extienden asimismo a lo largo de la totalidad de la disposición de intercambiadores de calor.

La disposición de intercambiadores de calor según la Fig. 10 está dotada, de manera análoga a la disposición de intercambiadores de calor según la Fig. 9, asimismo con un bloque de tubos de aletas común, donde los nervios ondulados 28 se extienden a lo largo de la totalidad de la profundidad de la disposición de intercambiadores de calor. En este ejemplo de realización están combinados en la disposición de intercambiadores de calor, sin embargo, de nuevo tres intercambiadores de calor, preferentemente en forma de un radiador de agua/aire, un radiador de aire de admisión y un condensador, y están sujetos juntos en cada caso mediante piezas laterales 12c de una sola pieza, pasantes a lo largo de la totalidad de la disposición de intercambiadores de calor, de forma análoga al ejemplo de realización según las Figs. 1 a 5. En esta disposición de intercambiadores de calor los tubos planos 24c del primer intercambiador de calor, los tubos planos 22c del segundo intercambiador de calor y los tubos planos 21c del tercer intercambiador de calor están dispuestos por consiguiente en cada caso a distancias reducidas entre sí. Estos tubos planos 21c, 22c, 24c están, sin embargo, conectados entre sí mediante nervios ondulados 28 que discurren en cada caso paralelos entre estos tubos planos 21c, 22c, 24c y que se extienden a lo largo de la totalidad de la anchura de todos ellos.

La disposición de intercambiadores de calor 29 según la Fig. 11 corresponde en cuanto a su estructura básicamente al ejemplo de realización según las Figs. 1 a 5 o la Fig. 10. Un radiador de agua/aire presenta tubos planos 30 de un bloque de tubos de aletas no representado con mayor detalle, sobre cuyos extremos de tubo abocardados están superpuestas directamente cajas de agua 35. Las cajas de agua 35 están estructuradas idénticas y simétricas entre sí y presentan en cada caso un racor de empalme 37 los cuales, según la representación de la Fig. 11, se extienden paralelos entre sí en la misma dirección. El radiador de aire de admisión presenta tubos planos 31 de un bloque de tubos de aletas estructurados de forma análoga al radiador de agua/aire, sobre cuyos extremos de tubo abocardados, sobre lados opuestos, está superpuesta en cada caso una caja de aire 34. Las cajas de aire 34 sobre los lados opuestos del radiador de aire de admisión están también estructuradas idénticas y simétricas entre sí, donde las dos cajas de aire presentan en cada caso un codo de empalme el cual está alabeado en cada caso por encima o por debajo de la caja de agua 35 correspondiente de tal manera simétricamente respecto del radiador de agua/aire que los racores de empalme 36 insertados están orientados paralelos respecto de los racores de empalme 37 del radiador de agua/aire. Con ello resulta para la disposición de intercambiadores de calor una estructuración especialmente favorable a la circulación. Debido a la estructura simétrica idéntica de las cajas de circulación opuestas es posible una fabricación simplificada de la disposición de intercambiadores de calor en un número de unidades especialmente elevado. El condensador, el cual está compuesto por cajas de circulación 33 y un bloque de tubos de aletas que presenta tubos planos 32, está estructurado asimismo simétrico respecto de un plano transversal central (representado mediante línea de raya y punto) de la disposición de intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor individuales según la Fig. 11 están conectados de manera fija, mediante piezas laterales comunes y/o a mediante nervios ondulados que discurren a lo largo de la totalidad de la profundidad de la disposición de intercambiadores de calor 29, para formar un bloque de conjunto, de forma análoga a los ejemplos de realización descritos con anterioridad. Para todos los ejemplos de realización se cumple que todas las piezas constructivas de los intercambiadores de calor y de la disposición de intercambiadores de calor están hechas de metal, para una soldadura en un proceso de soldadura común.

Las disposiciones de intercambiador de calor según las Figs. 8 a 11 presentan, por un lado, cajas de circulación (caja de agua 2a y caja de circulación 13a según la Fig. 8 así como caja de agua 35, caja de aire 34 y caja de circulación 33 según la Fig. 11) las cuales están separadas entre sí en cada caso mediante rendijas de aislamiento SP_{1}, SP_{4}. Al mismo tiempo está prevista entre la caja de agua 2a y la caja de circulación 13a, según la Fig. 8, únicamente una rendija de aislamiento SP_{1} estrecha de aprox. 1 mm, la rendija de aislamiento entre la caja de agua 35 y la caja de aire 34 está estructurada mucho mayor. Las rendijas de aislamiento deberían impedir pasos de calor entre las cajas de circulación que durante el funcionamiento están diferentemente calientes o cálidas.

De manera complementaria o alternativa están previstas entre los tubos 21b, 24b otras rendijas de aislamiento SP_{2} así como entre los tubos 21c, 22c, 24c en cada caso rendijas de aislamiento SP_{2} y SP_{3}, las cuales sirven para el aislamiento térmico de los bloques de tubos contiguos (Fig. 9, 10). De igual manera están previstas en la disposición de intercambiadores de calor según la Fig. 11 rendijas de aislamiento SP_{2}, SP_{3} entre los tubos 31, 32 ó 30, 31.

Todas las rendijas de aislamiento presentan una anchura comprendida entre 1 mm y 10 mm.

Un intercambiador de calor, como el que se ha explicado sobre la base del radiador de agua/aire así como sobre la base del radiador de aire de admisión de los ejemplos de realización expuestos con anterioridad, puede presentar diferentes detalles con lo cual para un intercambiador de calor con la estructura descrita básicamente con anterioridad resultan los perfeccionamientos representados a continuación sobre la base de las Figs. 12 a 21. Estos detalles pueden dar, o bien por sí mismos o en combinación opcional, en cada caso las estructuraciones de los intercambiadores de calor.

Según la Fig. 12 los extremos de tubo abocardados del bloque de tubos de aletas de un intercambiador de calor, como se ha descrito con anterioridad de forma fundamental, están dotados con una tulipa A rectangular, como está representada en la Fig. 20. Aquí la anchura L (Fig. 14) de las secciones de pared que discurren longitudinalmente de cada tulipa A es menor que la anchura B_{2} (Fig. 14) de los tubos planos correspondientes. Las secciones de pared del lado longitudinal que discurren en la dirección longitudinal de las cajas de circulación presentan una anchura B_{1} la cual corresponde a la distancia de separación T del bloque de tubos de aletas. La altura H_{1} de las secciones de pared que discurren transversalmente de las tulipas A, la cual corresponde a la altura de la superficie de contacto de estas secciones de pared entre sí, se encuentra entre 0,3 y 2 veces la distancia de separación T del bloque de tubos de aletas, donde la elección de este margen se elige dependiendo en cada caso de las exigencias impuestas al intercambiador de calor.

La zona de transición de cada tulipa A entre la sección transversal de tubo plano y el extremo frontal correspondiente del extremo de tubo abocardado presenta un ángulo de inclinación W -referido a la superficie de la sección de pared que discurre transversalmente de la tulipa A- el cual se encuentra entre 5º y 90º, preferentemente sin embargo entre 25º y 65º. Al mismo tiempo la zona de transición puede estar prevista como plano inclinado o también simplemente como conexión directa de dos radios -desde el tubo plano por un lado y desde la tulipa por el otro. En este caso el ángulo de inclinación W es determinado entonces mediante la tangente común de ambos radios. Como se puede reconocer en la Fig. 15, la altura H_{2} de las secciones de pared del lado longitudinal de cada tulipa A, que sirve para la conexión soldada plana de las zonas de pared correspondientes de la caja de circulación S correspondiente, es menor que la altura H_{1} de las secciones de pared del lado transversal, donde la relación de estas alturas H_{1} y H_{2} resulta del grado de la tulipa A con respecto al tubo plano F. El grado de la tulipa se define, entre otras cosas, a partir de la relación de los perímetros de la tulipa A, por un lado, y del tubo plano F correspondiente, por el otro. El perímetro de la tulipa A está dimensionado de tal manera, según ejemplos de realización preferidos, que corresponde al perímetro del tubo plano F correspondiente más o menos un 30%.

Las esquinas de las tulipas A rectangulares de los tubos planos presentan preferentemente un radio exterior R_{a} y un radio interior R_{i} los cuales están comprendidos entre 0 y 2 mm. El radio exterior R_{a} está al mismo tiempo dimensionado de tal manera que entre los extremos de tubo contiguos y las paredes laterales de las cajas de circulación quedan ranuras muy estrechas las cuales, en el horno para soldeo fuerte, son rellenadas por completo y de manera estanca por la soldadura fluyente.

En el ejemplo de realización según la Fig. 13, los extremos de los tubos de los tubos planos F del bloque de tubos de aletas están abocardados asimétricamente, con lo cual resultan tulipas A_{S} desplazadas respecto de un plano longitudinal central de cada tubo plano F. Las tulipas A_{S} contiguas están colocadas unas junto a otras según la Fig. 13 para conseguir la conexión estanca mutua.

Los tubos planos forman o bien, de acuerdo con el tubo plano F_{1} según la Fig. 17, un canal de circulación pasante único o están, de acuerdo con ejemplo de realización según las Figs. 14 a 16, dotados con dos canales de circulación (F_{S1}, F_{S2}) separados entre sí, donde el tubo plano F representado está estructurado mediante acanaladuras N que discurren longitudinalmente sobre lados opuestos. Los dos canales de circulación pueden estar hechos también mediante un perfil de aluminio correspondientemente extrusionado. En un ejemplo de realización de la invención no representado están previstos más de dos canales de circulación en un tubo plano.

Sobre la base de las representaciones según las Figs. 18 a 21 están representados diferentes ejemplos de realización los cuales mejoran los intercambiadores de calor "sin suelo", en los cuales las cajas de circulación están superpuestas directamente sobre los extremos de tubo abocardados del bloque de tubos de aletas. En los ejemplos de realización según las Figs. 18 a 20 y 21 se consigue una fijación en unión positiva de los extremos de tubo abocardados entre sí, transversalmente respecto de la dirección longitudinal de las cajas de circulación no representadas, mediante una conformación correspondiente de las secciones de pared del lado transversal de los extremos de tubo A_{1}, A_{2}, A_{3} y A_{6} abocardados. En el ejemplo según la Fig. 18 las secciones de pared están alabeadas, en cada caso correspondientemente, en forma de arco. En el ejemplo de realización según la Fig. 19 están alabeadas en forma de onda. Las secciones de pared del ejemplo de realización según la Fig. 20 presentan alabeos en forma de arco los cuales discurren entre nervios rectilíneos de las secciones de pared. En el ejemplo de realización según la Fig. 21 discurren las secciones de pared asimismo en forma de onda, donde la forma de onda se extiende hasta las secciones de pared del lado transversal y no se convierte en nervios rectilíneos, como es el caso en el ejemplo de realización según la Fig. 19.

Claims

1. Intercambiador de calor para vehículos automóviles que comprende un bloque de tubos de aletas cuyos tubos planos están dotados en lados opuestos con extremos de tubos abocardados de tal manera que unas secciones de pared de los extremos de tubo, que discurren transversalmente, contiguas entre sí, están situadas unas junto a otras laminarmente y los extremos de los tubos se alinean unos con otros en una hilera, estando dispuesta en cada caso sobre los extremos de tubo, en ambos lados, una caja de circulación cerrando enrasada con secciones de pared correspondientes que discurren longitudinalmente de los extremos de tubo, caracterizado porque las secciones de pared contiguas entre sí, que discurren transversalmente, de los extremos de tubo (A_{1}, A_{2}, A_{3}, A_{6}) están fijadas situadas unas junto a otras en unión positiva.

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque las secciones de pared que discurren longitudinalmente, orientadas hacia las cajas de circulación (S_{1}, S_{2}) de los extremos de tubo (A_{4}, A_{5}) están en contacto en unión positiva con unas zonas de pared correspondientes de las cajas de circulación (S_{1}, S_{2}).

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las secciones de pared que discurren transversalmente, orientadas unas hacia otras, de extremos de tubo (A_{2}) contiguos están dotadas con alabeos, en forma de ondas o de arcos, que se corresponden entre sí.

4. Intercambiador de calor según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque las secciones de pared que discurren longitudinalmente de los extremos de tubo (A_{4}, A_{5}) están dotados en cada caso con por lo menos un alabeo o esquina que sobresalen de la alineación de las secciones de pared, y porque las zonas de pared asignadas de las cajas de circulación (S_{1}, S_{2}) discurren correspondientemente curvadas o dentadas en sentido contrario.

5. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las esquinas de los extremos de tubo (A) abocardados están dotadas con radios (R_{i}, R_{a}) comprendidos entre 0 y 2 mm.

6. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los extremos de tubo (A_{S}) están abocardados en cada caso asimétricamente respecto de un plano central del tubo plano (7) asignado.

7. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el perímetro del abocardado (A) de cada extremo de tubo corresponde al perímetro del tubo plano (F, F_{1}) asignado más o menos un 30%.

8. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una zona de transición entre el abocardado del extremo del tubo y una superficie lateral del tubo plano está inclinada un ángulo (W) comprendido entre 5º y 90º, preferentemente entre 25º y 65º, respecto de la sección de pared del lado transversal del abocardado.

9. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la extensión (L) de las secciones de pared que discurren transversalmente es menor que la anchura (B_{2}) de los tubos planos.

10. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las secciones de pared que discurren transversalmente, orientadas hacia los extremos de tubo contiguos, presentan una altura (H_{1}) comprendida entre 0,3 y 2 veces una distancia de separación (T) de los tubos planos, es decir 0,3T \leq H_{1} \leq 2T.

11. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura (H_{2}) de la superficie de soldadura de las secciones de pared que discurren longitudinalmente orientadas hacia la caja colectora (S) es menor que la altura (H_{1}) de las secciones de pared que discurren transversalmente.

12. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los tubos planos (F_{2}) están dispuestos discurriendo oblicuos, con respecto a ejes de simetría de los aborcardados (A) de los extremos de tubo.

13. Disposición de intercambiadores de calor para un vehículo automóvil con por lo menos dos intercambiadores de calor dispuestos uno tras otro en la dirección de circulación según la reivindicación 1, caracterizada porque a dichos por lo menos dos intercambiadores de calor está asignada, en lados opuestos, en cada caso una pieza lateral (11, 12, 12a) común.

14. Disposición de intercambiadores de calor según la reivindicación 13, caracterizada porque las cajas de circulación (2, 3, 5, 6, 2a) de por lo menos un intercambiador de calor están estructuradas abiertas por sus zonas laterales, y porque las piezas laterales (11, 12, 12a) opuestas están dotadas en cada caso con por lo menos una sección de cierre correspondiente, las cuales asoman al interior de las zonas laterales correspondientes de las cajas de circulación (2, 3, 5, 6, 2a) y cierran estas de forma estanca.

15. Disposición de intercambiadores de calor según la reivindicación 14, caracterizada porque los contornos exteriores de las secciones de cierre están adaptados a los contornos interiores correspondientes de las zonas laterales de las cajas de circulación (2, 3, 5, 6, 2a).

16. Disposición de intercambiadores de calor según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque dichos por lo menos dos intercambiadores de calor presentan nervios (27, 28) comunes, que se extienden a lo largo de la profundidad total del bloque de tubos de aletas.

17. Disposición de intercambiadores de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los tubos planos (F) de por lo menos un bloque de tubos de aletas forman en cada caso por lo menos dos canales de circulación (F_{S1}, F_{S2}) paralelos entre sí.

18. Disposición de intercambiadores de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las cajas de circulación (34, 35) de dichos por lo menos dos intercambiadores de calor están dotadas con racores de empalme (36, 37) los cuales están alabeados paralelos entre sí y en el mismo sentido.

19. Disposición de intercambiadores de calor según una de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizada porque entre los tubos (21b, 24b; 21c, 22c, 24c; 30, 31, 32) y/o las cajas de circulación (2a, 13a; 33, 34, 35) están dispuestas unas rendijas de aislamiento (SP_{1}, SP_{2}, SP_{3}, SP_{4}).