ES2257495T3 - Intercambiador de calor, en particular un refrigerador de gas para instalaciones de climatizacion de co2. - Google Patents
Intercambiador de calor, en particular un refrigerador de gas para instalaciones de climatizacion de co2.Info
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Abstract
Intercambiador de calor, en particular refrigerador de gas para instalaciones de climatización de CO2, para vehículos automóviles, formado por una red de intercambiadores de calor con tubos planos y nervios ondulados así como tubos colectores, en el cual los extremos de los tubos planos están sujetos estancos al fluido, estando los tubos planos en conexión de fluido con los tubos colectores y pudiendo ser atravesados por un fluido, preferentemente un medio refrigerante de CO2, estando subdivididos los tubos colectores mediante unas paredes de separación en cámaras individuales y presentando el intercambiador de calor una entrada de fluido y una salida de fluido, caracterizado porque, de manera paralela y contigua a uno de los dos tubos colectores (3, 31, 50, 60), está dispuesto un dispositivo de distribución (4, 32, 51, 61), el cual presenta la entrada de fluido (6, 42) y dos aberturas de distribución de fluido (7, 8; 39, 40) las cuales, en cada caso, están en conexión de fluido con una cámara exterior (10, 11; 37, 38) del tubo colector (3, 31) contiguo, y porque la salida de fluido (22) está dispuesta en una cámara (21) central de un tubo colector (2).
Description
Intercambiador de calor, en particular un
refrigerador de gas para instalaciones de climatización de CO2.
La presente invención se refiere a un
intercambiador de calor, en particular un refrigerador de gas para
instalaciones de climatización de CO2 para vehículos automóviles
según el preámbulo de la reivindicación 1. Un intercambiador de
este tipo se dio a conocer mediante el documento
DE-A 196 49 129 del solici-
tante.
tante.
Este tipo de formas constructivas, en especial
para instalaciones de climatización de CO2, están caracterizadas
porque presentan dos tubos colectores y una red de cambiador de
calor situada entre ellos, la cual consta de tubos planos, en
especial tubos poligonales y nervios ondulados situados entre
ellos. Los tubos planos están torsionados por su lado del extremo y
son alojados por los pasos o separaciones correspondientes de forma
estanca al fluido en los tubos colectores. En el interior de los
tubos colectores y de los tubos planos de varias cámaras circula un
medio refrigerante y sobre el lado exterior de los tubos planos, es
decir, a través de los nervios ondulados, circula aire del entorno
para la retirada del calor del medio refrigerante. Este tipo de
intercambiadores de calor es atravesado o bien en paralelo y con
varios flujos, estando previstas en el último caso unas paredes de
separación en los tubos colectores para la desviación del medio
refrigerante. Los intercambiadores atravesados con varios flujos,
por ejemplo condensadores para instalaciones de climatización, son
atravesados en general de arriba abajo, de manera que el tramo de
subenfriamiento del condensador se encuentre en la zona inferior
del compartimento del motor del vehículo automóvil. Por ello se ha
propuesto ya dejar que la dirección de circulación discurra de abajo
arriba, de manera que el tramo de subenfriamiento se encuentre en
la zona superior del condensador (DE-A 199 12 381
del solicitante). Como perfeccionamiento de esta idea el
solicitante propuso ya en el documento DE-A 199 57
945 disponer el tramo de subenfriamiento del condensador en zonas
discrecionales, es decir, también en el centro del condensador.
Esta medida tiene como propósito mantener el tramo de
subenfriamiento libre de corrientes de recirculación calientes, las
cuales partes del compartimento del motor. Estas propuestas de
solución conocidas no satisfacen sin embargo todas las exigencias
impuestas a la conducción de medio refrigerante en un
intercambiador de calor, el cual está montado en la zona delantera
del compartimento del motor.
Por lo tanto, la presente invención se plantea el
problema de adaptar la conducción del medio refrigerante a las
relaciones de montaje del intercambiador de calor en el vehículo
automóvil y a las relaciones de circulación de aire que se dan
allí.
La solución de este problema resulta de las
características de la reivindicación 1. Según esto, el
intercambiador de calor presenta, además de los dos tubos
colectores, un dispositivo de distribución a través del cual la
corriente de medio refrigerante es distribuida en cada caso en dos
cámaras de entrada exteriores y desde allí circula, en forma de
meandros, hacia la zona central del intercambiador de calor para,
finalmente, salir de una cámara central. El medio refrigerante,
preferentemente CO2, circula por consiguiente tanto de abajo arriba
como también de arriba abajo y ambas corrientes se encuentran en el
centro. Mediante esta conducción de medio refrigerante - la cual se
puede utilizar también con el medio refrigerante R 134, por ejemplo
para condensadores - se consigue en general, en caso de posición
horizontal de los tubos que conducen el medio refrigerante, es
decir en posición vertical de los tubos colectores, que la
corriente de medio refrigerante saliente no llegue a la zona de la
corriente de recirculación caliente. Más bien la corriente de medio
refrigerante saliente se encuentra en una zona de circulación del
aire de refrigeración la cual está relativamente imperturbada y por
consiguiente garantiza una refrigeración eficaz de la corriente de
medio refrigerante.
Como perfeccionamiento adicional de la invención
el dispositivo de distribución está formado como tubo, el cual está
dispuesto paralelo respecto de uno de los tubos colectores.
Al mismo tiempo ambos tubos (tubo colector y tubo
del distribuidor) pueden estar formados en dos partes o también de
una sola pieza como pieza extrusionada. Esto da como resultado una
forma constructiva compacta para este intercambiador de calor sin
conexiones adicionales, sino únicamente con una entrada de medio
refrigerante y una salida de medio refrigerante para todo el
intercambiador de
calor.
calor.
Según un perfeccionamiento de la invención está
prevista, entre el tubo de distribuidor y el tubo colector, una
separación de aire la cual sirve para el aislamiento térmico entre
ambos tubos, para que no sea transmitido calor del medio
refrigerante entrante al medio refrigerante saliente - casi en el
recorrido del intercambio de calor interior.
En un perfeccionamiento ventajoso de la invención
el tubo colector puede estar dotado, en especial en el caso de
forma constructiva extrusionada de una sola pieza, de forma
conocida, con una separación longitudinal para el alojamiento de
los extremos torsionados de los tubos planos, es decir,
aproximadamente de la manera según el documento
EP-A 0 992 757 del solicitante.
En los dibujos están representados ejemplos de
formas de realización de la invención que se describen a
continuación con mayor detalle:
la Fig. 1 muestra, en representación esquemática,
un refrigerador de gas con dispositivo de distribución y conducción
de circulación de medio refrigerante,
la Fig. 2 muestra el tubo colector con
dispositivo de distribución integrado del refrigerador de gas según
la Fig. 1,
la Fig. 2a muestra una sección a lo largo de la
línea A-A en la Figura 2,
la Fig. 2b muestra una sección a lo largo de la
línea B-B en la Figura 2,
la Fig. 3 muestra una modificación de la forma de
realización según la Fig. 2 en sección transversal, y
la Fig. 4 muestra otra forma de realización para
tubo colector y distribuidor.
La Fig. 1 muestra un refrigerador de gas 1 para
una instalación de climatización para un vehículo automóvil, que se
hace funcionar con CO2 como medio refrigerante. Un refrigerador de
gas de este tipo es montado, preferentemente, en la zona delantera
del compartimento del motor, en el que se encuentra también el
refrigerador para medio refrigerante para el motor de combustión
interna. En esta medida, cabe contar en esta zona, en especial en
caso de funcionamiento stop-and-go,
con corrientes de recirculación de aire caliente procedentes de la
zona del motor. El refrigerador de gas 1 está representado aquí
únicamente de manera esquemática y presenta, en su lado izquierdo,
un tubo colector 2 y, en su lado derecho, un tubo colector 3, al
cual está asignada un dispositivo de distribución 4. Entre los
tubos colectores 2 y 3, los cuales están dispuestos verticales en
el vehículo automóvil, se encuentran tubos planos que se extienden
paralelos, representados aquí mediante flechas 5, entre los cuales
se encuentran nervios ondulados no representados, los cuales con
cargados por el aire del entorno. El dispositivo de distribución 4
está formado con sección transversal tubular y está dispuesto
paralelo respecto del tubo colector 3; presenta una entrada de
medio refrigerante 6 y dos aberturas de derrame 7 y 8, las cuales
desembocan, desde el interior 9 del dispositivo de distribución 4,
en una cámara 10 superior y una cámara 11 inferior. El tubo
colector 3 está en total subdividido en cuatro cámaras, es decir 10
y 11 así como 12 y 13, y ello mediante las paredes de separación
14, 15 y 16. El tubo colector 2 opuesto está subdividido, mediante
las paredes de separación 17 y 18, en dos cámaras 19 y 20
exteriores así como una cámara 21 central, la cual presenta una
salida de medio refrigerante 22.
La conducción de medio refrigerante a través del
refrigerador de gas 1 se desarrolla del modo siguiente: el medio
refrigerante entra, a través de la entrada 6, en el dispositivo de
distribución 4, repartiéndose en el interior 9 y en cada caso
llega, a través de la abertura de derrame 7, a la cámara 10 situada
arriba y, a través de la abertura de derrame 8, a la cámara 11
situada abajo. La corriente de medio refrigerante es divida por
consiguiente en dos caudales másicos iguales los cuales en cada
caso, siguiendo las flechas 5, atraviesan el refrigerador de gas de
izquierda a derecha y alcanzan las cámaras 19 y 20 en el otro lado.
Allí las dos corrientes de medio refrigerante son desviadas de nuevo
en la otra dirección, para entrar en las cámaras 12 y 13, donde de
nuevo son desviadas, se unifican, tras pasar de nuevo por el
refrigerador de gas 1, en la cámara final 21 y abandonan el
refrigerador de gas 1 a través de la salida de medio refrigerante
22. Resulta por consiguiente una conducción de medio refrigerante
de varios flujos simétrica respecto de una línea central m
imaginaria, estando dispuesta la corriente de salida de medio
refrigerante en la zona central del refrigerador de gas 1. Con esta
conducción de medio refrigerante debe asegurarse que la corriente
de salida de medio refrigerante, con el objetivo de tener una mejor
refrigeración, no está dispuesta en la zona inferior del
refrigerador de gas, de manera que se debe contar con una corriente
de recirculación caliente.
La Fig. 2 muestra el tubo colector 3 y el
dispositivo de distribución 4 de la Fig. 1, aquí como unidad 30, la
cual consta de un tubo colector 31 y un tubo de distribuidor 32. El
tubo colector 31, junto con el tubo de distribuidor 32 fabricado
como pieza extrusionada, presenta una separación longitudinal 33
pasante para el alojamiento de los extremos torsionados no
representados de los tubos planos como se describe en mayor
detalle, por ejemplo, en el documento EP- A 0 992 757 del
solicitante. Además, el tubo colector 31 está subdividido, mediante
paredes de separación 34, 35, 36, en cámaras individuales, en
especial una cámara 37 superior y una cámara 38 inferior. Estas
últimas están en conexión de circulación, mediante canales de
derrame 39 y 40, con el tubo de distribuidor 32. Entre las paredes
del tubo colector 31 y del tubo del distribuidor 32 está dispuesta
una separación de aire 41 (la cual puede estar rellena también con
un material aislante). Esta separación de aire 41 puede ser
practicada más tarde mediante fresado en la pieza extrusionada,
como se desprende también de la Fig. 2b. El flujo de circulación
del medio refrigerante tiene lugar de manera que la corriente de
medio refrigerante G entra por el lado frontal por una abertura de
entrada 42 en el tubo de distribuidor 32 y es distribuida allí; a
través de los canales de derrame 39 y 40, los cuales presentan
prefrentemente la misma sección transversal, se subdivide la
corriente de medio refrigerante G en dos corrientes G1 y G2
iguales, las cuales entran en las cámaras 37 y 38. Desde allí la
corriente de medio refrigerante se desarrolla de la manera descrita
para la Fig. 1.
En la Fig. 2a está representada una sección
transversal a través de la unidad 30 extrusionada según la línea
A-A en la Fig. 2, y ello con extremos de tubos
planos 43 torsionados, soldados de manera estanca en la separación
longitudinal 33 (Fig. 2). A consecuencia de la separación
longitudional 33 (Fig. 2), el canal de derrame 39 (y también el 40)
pueden ser perforados desde el exterior tras el proceso de
extrusión.
La Fig. 2b muestra otra sección transversal, y
ello según la línea B-B en la Fig. 2: aquí la
separación de aire 41 se hace claramente visible, que puede ser
fabricada con arranque de virutas asimismo después del proceso de
extrusión. Por consiguiente el tubo de distribuidor 32 y el tubo
colector 31 están conectados con conducción de calor únicamente en
la zona de los canales de derrame 39 y 40, mientras que en la zona
central están completamente aislados, lo que tiene un efecto
favorecedor del rendimiento sobre la refrigeración del medio
refrigerante debido a que, por consiguiente, el medio refrigerante
que experimenta reflujo en las cámaras 44 y 45 centrales no es
calentado de nuevo en el tubo de distribuidor 32 por el medio
refrigerante más caliente que entra.
La Fig. 3 muestra otra variante de realización de
la unidad extrusionada con un tubo colector 50, el cual presenta un
diámetro mayor que el tubo de distribuidor 51 asignado. Uno de los
dos canales de derrame está designado mediante 52. El tubo colector
50 está dotado, como en el ejemplo de realización descrito bajo la
Fig. 2, asimismo con una separación longitudinal para el alojamiento
de extremos de tubo 53 torsionados.
La Fig. 4 muestra otro ejemplo de forma de
realización de un unidad de tubo colector/tubo de distribuidor, en
el que están realizados un tubo colector 60 y un tubo de
distribuidor 61 como tubos fabricados por separado, los cuales son
conectados, preferentemente soldados, mediante una pieza intermedia
62 (la segunda no está representada aquí). Para la formación de los
canales de derrame arriba descritos presentan tanto el tubo
colector 60 una abertura 63 como también el tubo de distribuidor 61
una abertura 64 y la pieza intermedia 62 una abertura 65. Tras el
montaje de las tres piezas 60, 61 y 62 las aberturas 63, 64 y 65 se
alinean y forman por consiguiente uno de los dos canales de derrame.
En una separación 66 se insertan y se sueldan unos extremos de tubo
67 torsionados en los que - como se ha descrito anteriormente - en
el lado exterior de los tubos planos están dispuestos unos nervios
ondulados 68.
- 1
- refrigerador de gas
- 2
- tubo colector, izquierda
- 3
- tubo colector, derecha
- 4
- dispositivo de distribución
- 5
- flechas (tubos planos no representados)
- 6
- entrada de medio refrigerante
- 7
- abertura de derrame
- 8
- abertura de derrame
- 9
- interior del dispositivo de distribución
- 10
- cámara superior
- 11
- cámara inferior
- 12
- cámara
- 13
- cámara
- 14
- pared de separación
- 15
- pared de separación
- 16
- pared de separación
- 17
- pared de separación
- 18
- pared de separación
- 19
- cámara exterior
- 20
- cámara exterior
- 21
- cámara central (cámara final)
- 22
- salida de medio refrigerante
\vskip1.000000\baselineskip
- 30
- unidad
- 31
- tubo colector
- 32
- tubo de distribuidor
- 33
- separación longitudinal
- 34
- pared de separación
- 35
- pared de separación
- 36
- pared de separación
- 37
- cámara superior
- 38
- cámara inferior
- 39
- canal de derrame
- 40
- canal de derrame
- 41
- separación de aire
- 42
- abertura de entrada
- 43
- extremo de tubo plano torsionado
- 44
- cámara central
- 45
- cámara central
\vskip1.000000\baselineskip
- 50
- tubo colector
- 51
- tubo de distribuidor
- 52
- canal de derrame
- 53
- extremo de tubo plano torsionado
\vskip1.000000\baselineskip
- 60
- tubo colector
- 61
- tubo de distribuidor
- 62
- pieza intermedia
- 63
- abertura
- 64
- abertura
- 65
- abertura
- 66
- separación longitudinal
- 67
- extremo de tubo plano torsionado
- 68
- nervios ondulados
Claims (7)
1. Intercambiador de calor, en particular
refrigerador de gas para instalaciones de climatización de CO2,
para vehículos automóviles, formado por una red de intercambiadores
de calor con tubos planos y nervios ondulados así como tubos
colectores, en el cual los extremos de los tubos planos están
sujetos estancos al fluido, estando los tubos planos en conexión de
fluido con los tubos colectores y pudiendo ser atravesados por un
fluido, preferentemente un medio refrigerante de CO2, estando
subdivididos los tubos colectores mediante unas paredes de
separación en cámaras individuales y presentando el intercambiador
de calor una entrada de fluido y una salida de fluido,
caracterizado porque, de manera paralela y contigua a uno de
los dos tubos colectores (3, 31, 50, 60), está dispuesto un
dispositivo de distribución (4, 32, 51, 61), el cual presenta la
entrada de fluido (6, 42) y dos aberturas de distribución de fluido
(7, 8; 39, 40) las cuales, en cada caso, están en conexión de
fluido con una cámara exterior (10, 11; 37, 38) del tubo colector
(3, 31) contiguo, y porque la salida de fluido (22) está dispuesta
en una cámara (21) central de un tubo colector (2).
2. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque los tubos planos (5)
están dispuestos extendiéndose horizontalmente y los tubos
colectores (2, 3; 31) verticalmente, y porque las dos aberturas de
distribución de fluido (7, 8; 39, 40) desembocan en la cámara (40,
37) superior y en la cámara (11, 38) inferior del tubo colector (3,
31).
3. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de
distribución está formado como un tubo (32), el cual está en
conexión de fluido, mediante dos canales de derrame (39, 40), con
las cámaras exteriores (37, 38) del tubo colector (31)
contiguo.
4. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre el
dispositivo de distribución (32) y el tubo colector (31) contiguo
está dispuesta una separación (41) para el aislamiento térmico.
5. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo
colector (31, 50) y el dispositivo de distribución (32, 51) están
fabricados como una pieza extrusionada.
6. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el tubo
colector (60) y el dispositivo de distribución (61) están formados,
en cada caso, como tubos separados, los cuales están conectados
entre sí, mediante unas piezas intermedias (62), en la zona de las
aberturas de derrame (63, 64, 65).
7. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo
colector (31, 50, 60) presenta una separación (33, 66) continua,
que se extiende en dirección longitudinal, para el alojamiento de
los extremos (43, 53, 67) torsionados de los tubos planos.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE10147521 | 2001-09-26 | ||
| DE10147521A DE10147521A1 (de) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | Wärmeübertrager, insbesondere Gaskühler CO2 - Klimaanlagen |
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|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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