ES2272846T3 - Cambiador de calor. - Google Patents
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Abstract
Cambiador de calor, en particular para un vehículo automóvil, formado por unos elementos de canal de circulación (2), esencialmente con forma de placa, los cuales presentan por lo menos dos canales de circulación, extendiéndose los canales de circulación, esencialmente, paralelos entre sí y, por lo menos en parte, paralelos con respecto al eje longitudinal de los elementos de canal de circulación (2), y estando separados los canales de circulación de los elementos de canal de circulación entre sí mediante, por lo menos, una zona de división (7) la cual se extiende, por lo menos parcialmente, paralela con respecto al eje longitudinal del elemento de canal de circulación, y por lo menos un depósito de líquido el cual presenta una zona de tapa (4), una zona de fondo (3) y por lo menos un elemento de separación (5), presentando el depósito de líquido por lo menos un dispositivo de conexión a través del cual es posible una entrada o salida de líquido al interior/fuera del depósito de líquido, ysubdividiendo el elemento de separación el espacio interior del depósito de líquido en por lo menos dos espacios, de tal manera que las aberturas de los canales de circulación están en una conexión de circulación con los espacios correspondientes del depósito de líquido, y estando separados entre sí los dos espacios del depósito de líquido mediante el elemento de separación de forma, esencialmente, estanca a los líquidos, y estando conectada la zona del fondo (3) de forma estanca a los líquidos con el elemento de tapa y presentando unos pasos (9) a través de los cuales los elementos de canal de circulación sobresalen al interior del depósito de líquido, y presentando las zonas de división (7) unas escotaduras (8) en forma de ranura las cuales se extienden desde los extremos de los elementos de canal de circulación, que presentan las aberturas de canal de circulación, esencialmente tanto a lo largo del eje longitudinal de los elementos de canal de circulación que entre los elementos de canalde circulación que sobresalen en el depósito de líquido el elemento de separación (5) engarza de tal manera que entre las paredes de los canales de circulación y el elemento de separación existe una conexión, esencialmente estanca a los líquidos, correspondiendo el contorno exterior del elemento de separación, esencialmente, al recorrido de la superficie de la zona del fondo del recipiente de líquido, y siendo la superficie de la sección transversal de los canales de circulación esencialmente constante a lo largo del eje longitudinal de los elementos de canal de circulación, y estando realizada la zona del fondo (3) en la sección de los pasos (9) y, en particular, en la zona de las zonas del borde (10) que limitan los pasos hacia el interior del recipiente de líquido, de forma que sobresalen, existiendo entre los elementos de canal de circulación y las zonas del borde de los pasos una conexión, esencialmente, en unión positiva y/o en unión no positiva.
Description
Cambiador de calor.
La presente invención se refiere a un cambiador
de calor. En particular, la presente invención se refiere a un
cambiador de calor para su utilización en dispositivos de
climatización de vehículos automóviles. Un cambiador de calor de
este tipo se conoce por el documento FR 2751403.
Los cambiadores de calor se utilizan en un gran
número de unidades en la construcción de vehículos automóviles.
Usualmente, los cambiadores de calor sirven para el intercambio de
calor entre dos medios, preferentemente un medio líquido y uno
gaseoso.
El propósito de la presente invención es
proporcionar, frente a cambiadores de calor conocidos, una forma
constructiva mejorada de un cambiador de calor.
De acuerdo con esto, el cambiador de calor según
la invención presenta unos elementos de canal de circulación,
estando realizados los elementos de canal de circulación,
preferentemente, en forma de placa. Especialmente preferidos son los
elementos de canal de circulación del tipo hecho a partir de tubos
planos, pudiendo elegirse discrecionalmente la longitud de los
elementos de canal de circulación.
Este tipo de elementos de canal de circulación
presentan por lo menos dos canales de circulación que discurren
esencialmente paralelos entre sí. Preferentemente los canales de
circulación discurren además, por lo menos parcialmente, paralelos
con respecto al eje longitudinal del elemento de canal de
circulación. Los canales de circulación discurren de forma
especialmente preferida, esencialmente, a lo largo de una gran parte
de la longitud del elemento de canal de circulación, paralelos entre
sí.
Los elementos de canal de circulación presentan
además por lo menos una zona de división, la cual se extiende por lo
menos parcialmente paralela con respecto al eje longitudinal del
elemento de canal de circulación, la cual está dispuesta entre los
canales de circulación y mediante la cual los canales de circulación
son separados entre sí. Preferentemente la zona de división se
extiende, por lo menos, a lo largo de una parte del elemento de
canal de circulación como, por ejemplo, la mitad de la longitud, dos
tercios de la longitud, tres cuartos de la longitud, la totalidad de
la longitud o también valores intermedios discrecionales del
elemento de canal de circulación.
En la forma de realización de la presente
invención la zona de división presenta interrupciones en su
recorrido, mediante las cuales se definen las secciones
transversales libres, mediante las cuales se forma una conexión de
circulación entre los canales de circulación de los elementos de
canal de circulación, de manera que un medio fluido, el cual circula
en un canal de circulación, puede pasar, a través de la sección
transversal libre, al otro canal de circulación.
En la forma de realización de la presente
invención los dos canales de circulación de los elementos de canal
de circulación están por ello conectados entre sí, en el interior de
los elementos de canal de circulación, mediante por lo menos una
sección transversal libre.
En la forma de realización los elementos de
canal de circulación están cerrados en uno de sus extremos estancos
a los líquidos y la zona de división discurre desde la zona del
extremo abierto del elemento de canal de conducción, esencialmente
paralela con respecto al eje longitudinal central del elemento de
canal de circulación, hasta la zona del extremo el elemento de canal
de circulación cerrado estanco al fluido, presentando este recorrido
interrupciones, mediante las cuales se definen la o las secciones
libres.
De este modo circula un medio fluido, que fluye
al interior del canal de circulación en el elemento de canal de
circulación, a través de la o las secciones transversales libres
hacia el otro canal de circulación y vuelve a salir con ello de
nuevo del elemento de canal de circulación.
En la forma de realización de la presente
invención los canales de circulación presentan una superficie de
sección transversal la cual, en su recorrido a lo largo del eje
longitudinal del elemento de canal de circulación, es esencialmente
constante. De forma especialmente preferida la sección transversal
de los canales de circulación es esencialmente constante a lo largo
del eje longitudinal del elemento de canal de circulación.
El cambiador de calor según la invención
presenta además un depósito de líquido el cual presenta una zona de
tapa, una zona de fondo y, por lo menos, un elemento de
separación.
El depósito de líquido presenta, además, por lo
menos un dispositivo de conexión mediante el cual es posible una
entrada ó salida de líquido al interior o hacia el exterior del
depósito de líquido. Gracias a ello el cambiador de calor puede ser
dispuesto, por ejemplo, en un circuito de calefacción de manera que,
por ejemplo, en elementos de calefacción que estén en conexión con
los elementos de canal de circulación tenga lugar un calentamiento
del líquido que pase a través de los elementos de canal de
circulación.
En una forma de realización especialmente
preferida de la presente invención están dispuestos, entre los
elementos de canal de circulación, además unos nervios de
refrigeración u ondulados, de manera que a través de estos nervios
ondulados tenga lugar un intercambio de calor entre un primer medio
que pasa a través de cambiador de calor, preferentemente aire, y un
segundo medio, que pasa a través de los canales de circulación,
preferentemente agua o refrigerante o una mezcla
agua-refrigerante.
Además, puede tener lugar un calentamiento
simultáneo del aire que pasa por el cambiador de calor y del líquido
que pasa por los canales de circulación, por ejemplo mediante
elementos de calefacción, preferentemente elementos de calefacción
PTC o elementos de calefacción de semiconductores de potencia.
El elemento de separación sirve para la división
del espacio interior del depósito de líquido en por lo menos dos
espacios, de tal manera que en cada caso las mismas aberturas de los
canales de circulación están en conexión de circulación con los
espacios correspondientes del depósito de líquido. Los espacios son,
por ejemplo, espacios de entrada ó salida los cuales están
conectados, preferentemente, en circulación en cada caso con un
dispositivo de conexión, de manera que una afluencia de líquido en
el lado de entrada del depósito de líquido fluye desde éste al
elemento de canal de circulación, a través de éste al lado de salida
del depósito de líquido y a través del dispositivo de conexión del
lado de salida.
El elemento de separación divide los dos
espacios del depósito de líquido entre sí al mismo tiempo
esencialmente de manera estanca a los líquidos, gracias a que está
conectado esencialmente en unión positiva tanto con la zona de la
tapa como también con la zona del fondo del depósito de líquido. El
elemento de separación está al mismo tiempo realizado de tal manera
que el contorno exterior del lado del elemento de separación, el
cual está orientado hacia la zona del fondo, corresponde
esencialmente al recorrido de la superficie de la zona del fondo del
depósito de líquido, de manera que existe una conexión esencialmente
en unión positiva, entre el contorno exterior del elemento de
separación y la zona del fondo del depósito de líquido.
Según la invención, la zona del fondo del
depósito de líquido presenta unos pasos a través de los cuales los
elementos de canal de circulación sobresalen al espacio interior del
depósito de líquido y, al mismo tiempo, está conectado en cada caso
en circulación un canal de circulación del elemento de canal de
circulación con un espacio del depósito de líquido. Las aberturas de
los canales de circulación sobresalen por consiguiente en el
depósito de líquido, estando conectados, de manera estanca a los
líquidos, los elementos de canal de circulación con la zona del
fondo del depósito de líquido, por ejemplo, mediante un proceso de
soldadura con latón en horno o mediante pegado o similar.
La zona de la tapa y la zona del fondo del
depósito de líquido pueden estar realizadas, en una forma de
realización preferida, en dos partes, estando conectadas las dos
partes, de forma estanca a los líquidos, por ejemplo mediante un
proceso de soldadura con latón en horno o mediante pegado o
similar.
En otra forma de realización de la presente
invención la zona de la tapa y la zona del fondo del depósito de
líquido están realizadas de una sola pieza.
Según la invención la zona de división de los
elementos de canal de circulación presenta escotaduras en forma de
rendija las cuales se extienden, desde el extremo de los elementos
de canal de circulación que presenta las aberturas de canal de
circulación, por lo menos en parte, paralelas con respecto al eje
central longitudinal del elemento de canal de circulación. Estas
escotaduras en forma de rendija se extienden de tal manera que las
escotaduras están dispuestas dentro del depósito de líquido, de
manera que el elemento de separación engarza de tal manera en las
escotaduras que el eje longitudinal del elemento de separación
discurre, esencialmente, paralelo con respecto a la normal a la
superficie de los elementos de canal de circulación en forma de
placa y que el elemento de separación está realizado aproximadamente
de tal manera que engarza con precisión de ajuste o en unión
positiva en las escotaduras de las zonas de división.
El engarce está realizado al mismo tiempo de tal
manera que secciones transversales que pudiesen quedar eventualmente
libres no son mayores de lo que podría rellenarse de manera estanca
a los líquidos mediante estaño o adhesivo u otro material de
conexión similar.
De manera ideal las escotaduras están realizadas
de tal manera que el límite de las escotaduras, cuando el elemento
de canal de circulación está enchufado, discurre de tal manera que
la superficie límite de la zona de división, la cual se conecta a la
escotadura, es continuada esencialmente plana.
De este modo existe una conexión, esencialmente
en unión positiva, del contorno exterior del elemento de separación
con la zona del fondo del depósito de líquido o de los elementos de
canal de circulación, también en la zona de los pasos, en los cuales
la superficie límite de la zona de separación está en contacto con
el elemento de separación.
Entre las paredes de los canales de circulación
y el elemento de separación existe, de este modo, una conexión
esencialmente estanca a los líquidos.
En una forma de realización especialmente
preferida de la presente invención la zona del fondo está realizada,
en la sección de los pasos y en especial en la zona de las zonas del
borde que limitan los pasos, sobresaliendo hacia el interior del
depósito de líquido. De este modo existe entre los elementos de
canal de circulación y las zonas del borde de los pasos una conexión
en unión positiva y/o en no positiva. Gracias a ello se puede
establecer una conexión estanca a los líquidos entre la zona del
fondo del depósito de líquido y los elementos de canal de
circulación, por ejemplo, mediante un proceso de soldadura con latón
en horno o un pegado o similar.
Al enchufar los elementos de canal de
circulación en un depósito de líquido prefabricado según la
invención se limita, de manera sencilla y precisa, mediante las
escotaduras en forma de rendija, la profundidad de enchufado de los
elementos de canal de circulación de manera que es posible una
producción exacta y, en especial, una fabricación que satisfaga la
exigencia de la estanqueidad a los líquidos y sea al mismo tiempo
sencilla del cambiador de calor según la invención.
En la forma de realización de la presente
invención el elemento de separación presenta unos resaltes los
cuales engarzan en depresiones de la zona del fondo, de manera que
también en estas zonas existe una conexión, esencialmente en unión
positiva, de la zona del fondo con los elementos de separación, la
cual es fijada mediante un proceso de soldadura con latón en horno o
un pegado o similar. El contorno exterior del elemento de separación
sigue al mismo tiempo la superficie de la zona del fondo del
depósito de líquido, por lo menos a lo largo de una parte de la
longitud del depósito de líquido.
Otras características de la presente invención
se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción
detallada en relación con las reivindicaciones y los dibujos, en los
que:
la Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de
un cambiador de calor para un vehículo automóvil según la presente
invención,
la Fig. 2 muestra una representación
esquemática en sección del intercambiador de calor según la presente
invención.
El ejemplo de forma de realización que se
representa a continuación se refiere a una forma de realización
preferida de un cambiador de calor, en especial para un vehículo
automóvil, según la presente invención.
La Fig. 1 muestra una representación en
perspectiva de un cambiador de calor cuyos elementos de canal de
circulación 2 presentan dos canales de circulación 11 los cuales,
esencialmente, están dispuestos paralelos entre sí. Los dos canales
de circulación están separados entre sí mediante la zona de división
7 y desembocan, a una distancia predeterminada, en el depósito de
líquido 1.
El depósito de líquido 1 está constituido,
esencialmente, por una zona de tapa 4 y una zona de fondo 3,
acogiendo, según la presente invención, el depósito de líquido en
cada caso un extremo de todos los canales de circulación de los
elementos de canal de circulación. El depósito de líquido está
subdividido, mediante un elemento de separación 5 el cual está
dispuesto en el espacio interior del depósito de líquido, en por lo
menos dos espacios cuya dirección de circulación hidráulica es
diferente.
Estos espacios muestran en cada caso por lo
menos un dispositivo de conexión (no representado) mediante el cual
el medio de cambio de calor puede ser suministrado o retirado del
cambiador de calor.
Según el presente ejemplo de realización, el
medio de cambio de calor, el cual es introducido en el cambiador de
calor a través de un primera dispositivo de conexión no
representado, es repartido en el primer espacio del depósito de
líquido entre los canales de circulación dispuestos en su interior y
es conducido, a causa de la circulación forzada, a través de los
canales de circulación, al segundo espacio del depósito de líquido.
El medio de cambio de calor es derivado a través de un segundo
dispositivo de conexión.
La transición de calor entre el medio de cambio
de calor y el medio que circula alrededor del cambiador de calor
tiene lugar a través de las superficies interiores de los canales de
circulación y las superficies exteriores del cambiador de calor,
siendo ampliada según una forma de realización preferida la
superficie exterior mediante nervios de refrigeración adicionales,
con el fin de conseguir un intercambio de calor mejorado.
De acuerdo con la presente forma de realización
los canales de circulación presentan una sección transversal
esencialmente rectangular, en la cual los pasos laterales están
realizados curvados.
La zona del fondo del depósito de líquido
presenta, en correspondencia con el número de elementos de canal de
circulación, pasos cuyas zonas contiguas se extienden a modo de
cono, con un ángulo o curvatura predeterminados, hacia el interior
del espacio interior del depósito de líquido.
Estos pasos, adaptados esencialmente a las
dimensiones exteriores de los elementos de canal de circulación 2,
están estructurados de tal manera que existe una conexión,
esencialmente en unión positiva y estanca a los líquidos tras el
proceso de soldadura con latón, entre los elementos de canal de
circulación y la zona del fondo 3.
Los elementos de canal de circulación 2
presentan además una escotadura 8 en forma de ranura la cual se
extiende, esencialmente, a lo largo del eje longitudinal de los
elementos de canal de circulación y está estructurada de tal manera
que la escotadura cierra con la zona del fondo contigua del depósito
de líquido, esencialmente, enrasada.
De acuerdo con el presente ejemplo de forma de
realización, el elemento de separación 5 dispuesto en el depósito de
líquido engarza en las escotaduras 8 en forma de rendija. Además, el
contorno exterior del elemento de separación está estructurado de
tal manera que sigue esencialmente el contorno de la estructura
superficial interior de la zona del fondo 3 y subdivide el depósito
en por lo menos dos zonas.
Mediante el elemento de separación se definen
además dos espacios separados entre sí en el espacio interior del
depósito de líquido los cuales, esencialmente, están en conexión de
fluido únicamente a través de los recorridos de circulación
predeterminados de los elementos de canal de circulación y son
estancos a los líquidos con respecto al entorno.
La Fig. 2 muestra una sección transversal
longitudinal de un cambiador de calor según la presente invención.
Además del elemento de separación 5, se pueden reconocer la zona de
fondo 3 y la zona de
tapa 4.
tapa 4.
La Fig. 2 muestra además una estructuración
preferida de la zona de fondo 3 y de los pasos 9 dispuestos en su
interior. En especial se puede reconocer el paso entre las
escotaduras 8 y la sección de zona de fondo 10 que se conecta en la
zona central la cual, según las formas de realización anteriores, se
extiende con un ángulo predeterminado o con una curvatura
predeterminada, en el espacio interior de depósito de líquido y cuya
limitación superior cierra enrasada con el extremo inferior de las
escotaduras.
Claims (2)
1. Cambiador de calor, en particular para un
vehículo automóvil, formado por
unos elementos de canal de circulación (2),
esencialmente con forma de placa, los cuales presentan por lo menos
dos canales de circulación,
extendiéndose los canales de circulación,
esencialmente, paralelos entre sí y, por lo menos en parte,
paralelos con respecto al eje longitudinal de los elementos de canal
de circulación (2), y
estando separados los canales de circulación de
los elementos de canal de circulación entre sí mediante, por lo
menos, una zona de división (7) la cual se extiende, por lo menos
parcialmente, paralela con respecto al eje longitudinal del elemento
de canal de circulación, y
por lo menos un depósito de líquido el cual
presenta una zona de tapa (4), una zona de fondo (3) y por lo menos
un elemento de separación (5),
presentando el depósito de líquido por lo menos
un dispositivo de conexión a través del cual es posible una entrada
o salida de líquido al interior/fuera del depósito de líquido, y
subdividiendo el elemento de separación el
espacio interior del depósito de líquido en por lo menos dos
espacios, de tal manera que las aberturas de los canales de
circulación están en una conexión de circulación con los espacios
correspondientes del depósito de líquido, y
estando separados entre sí los dos espacios del
depósito de líquido mediante el elemento de separación de forma,
esencialmente, estanca a los líquidos, y
estando conectada la zona del fondo (3) de forma
estanca a los líquidos con el elemento de tapa y presentando unos
pasos (9) a través de los cuales los elementos de canal de
circulación sobresalen al interior del depósito de líquido, y
presentando las zonas de división (7) unas
escotaduras (8) en forma de ranura las cuales se extienden desde los
extremos de los elementos de canal de circulación, que presentan las
aberturas de canal de circulación, esencialmente tanto a lo largo
del eje longitudinal de los elementos de canal de circulación que
entre los elementos de canal de circulación que sobresalen en el
depósito de líquido el elemento de separación (5) engarza de tal
manera que entre las paredes de los canales de circulación y el
elemento de separación existe una conexión, esencialmente estanca a
los líquidos,
correspondiendo el contorno exterior del
elemento de separación, esencialmente, al recorrido de la superficie
de la zona del fondo del recipiente de líquido, y
siendo la superficie de la sección transversal
de los canales de circulación esencialmente constante a lo largo del
eje longitudinal de los elementos de canal de circulación, y
estando realizada la zona del fondo (3) en la
sección de los pasos (9) y, en particular, en la zona de las zonas
del borde (10) que limitan los pasos hacia el interior del
recipiente de líquido, de forma que sobresalen, existiendo entre los
elementos de canal de circulación y las zonas del borde de los pasos
una conexión, esencialmente, en unión positiva y/o en unión no
positiva, caracterizado porque
el elemento de separación presenta unos resaltes
(6), los cuales engarzan en unas depresiones de la zona del fondo,
de tal manera que en la zona de estas depresiones existe una
conexión, esencialmente en unión positiva, de la zona del fondo con
el elemento de separación (5).
2. Cambiador de calor según la reivindicación
1, caracterizado porque los dos canales de circulación de los
elementos de canal de circulación están conectados entre sí, dentro
de los elementos de canal de circulación, mediante por lo menos una
sección transversal libre.
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