ES2273946T3 - Arreglo para tubos de entrada y salida para un evaporador. - Google Patents

Abstract

Intercambiador de calor, en particular un aporador para un circuito cerrado de climatización de vehículo, que comprende una multiplicidad de estuches (1) apilados mutuamente en una dirección longitudinal y que definen cada uno dos cámaras (6, 7) yuxtapuestas en una dirección lateral de manera que forman parte respectivamente de una primera y de una segunda filas de cámaras, implicando dichas cámaras una altura, así como una trayectoria elemental en U que se extiende sensiblemente en un plano perpendicular a la dirección longitudinal de una a otra de dichas cámaras, para hacer circular una primer fluido en contacto térmico con un segundo fluido, estando delimitadas en la dirección longitudinal dos cámaras de una misma fila, que pertenecen a dos estuches próximos de la pila, por paredes (8) respectivas aplicadas una contra otra, estando dotadas algunas de estas paredes de aberturas (9) que permiten una comunicación de fluido estanca entre las cámaras adyacentes, comprendiendo además el intercambiador un tubo (17) de entrada y un tubo (18) de salida para el primer fluido, dispuestos en un primer extremo (21) longitudinal del intercambiador, sensiblemente en alineación con dichas primera y segunda filas respectivamente, y que se comunican cada una con una de las cámaras, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno de dichos tubos (17, 18) se comunica con la cámara correspondiente a través de una o dos cajas (10) de extremo que completan la pila de estuches en dicho primer extremo, estando formadas dicha o dichas cajas (10) de extremo por una placa (11) embutida y por una placa (12) de extremo sensiblemente plana, estando fijadas dichos tubos (17, 18) a dicha placa (12) de extremo, allí donde dichas cajas (10) presentan una altura, superior a la de dichas cámaras (6, 7) de dichos estuches (1), extendiéndose parcialmente con respecto a las trayectorias elementales en U.

Description

Arreglo para tubos de entrada y salida para un evaporador.

La invención se refiere a un intercambiador de calor que comprende una multiplicidad de estuches apilados mutuamente en una dirección longitudinal y que definen, cada uno, dos cámaras yuxtapuestas en una dirección lateral de modo que forman parte, respectivamente, de una primera y de una segunda filas de cámaras, así como una trayectoria elemental en U que se extiende sensiblemente en un plano perpendicular a la dirección longitudinal de una a otra de dichas cámaras, para hacer circular un primer fluido en contacto térmico con un segundo fluido; estando delimitadas en dirección longitudinal dos cámaras de una misma fila, que pertenecen a dos estuches próximos del apilamiento, por paredes respectivas aplicadas una contra otra, estando dotadas algunas de estas paredes de aberturas que permiten una comunicación de fluido hermética entre las cámaras adyacentes, comprendiendo el intercambiador además una tubería de entrada y una tubería de salida para el primer fluido, dispuestas en un primer extremo longitudinal del intercambiador, sensiblemente en alineación con dichas primera y segunda filas respectivamente, y que se comunican cada una con una de las cámaras. Tal intercambiador se describe en el documento EP-A-0905467.

Tales intercambiadores de calor se utilizan especialmente como evaporadores en circuitos cerrados de climatización de vehículos, siendo el primer fluido un fluido refrigerante que circula en el circuito cerrado y siendo el segundo fluido aire destinado al habitáculo del vehículo.

El objetivo de la invención es proponer una disposición de las tuberías de entrada y de salida que permita una disminución del espacio necesario para el intercambiador de calor, tanto cuando el primer fluido circula en cuatro pasadas como cuando circula en seis pasadas.

La invención está destinada especialmente a un intercambiador de calor según la reivindicación 1.

A continuación se enuncian características opcionales, complementarias o alternativas de la invención:

- La caja final define dos compartimientos separados situados respectivamente en alineación con las dos filas, comunicándose cada una de dichas tuberías con la cámara correspondiente por medio de uno de dichos compartimientos.

- El compartimiento que se comunica con la tubería de entrada está unido con el extremo anterior de un tubo de inyección que atraviesa una parte de la pila de estuches, en la dirección longitudinal, para llevar el primer fluido a una cámara de la primera fila alejada del primer extremo.

- Dichas trayectorias elementales en U definen una circulación del primer fluido en seis pasadas, partiendo la primera y la quinta pasadas de cámaras de la primera fila, terminando la segunda y la sexta pasadas en cámaras de la segunda fila, partiendo la tercera pasada de cámaras de la segunda fila y terminando la cuarta pasada en cámaras de la primera fila.

- La caja de extremo define un volumen inferior unitario situado en parte en alineación con cada una de las dos filas y que se comunica directamente con la tubería de salida, estando la tubería de entrada conectada a un tubo de inyección que atraviesa la caja de extremo y una parte de la pila de estuches, en la dirección longitudinal, para llevar el primer fluido a una cámara de la primera fila alejada del primer extremo.

- Dicho volumen interior se comunica con la cámara adyacente de la primera fila por un paso anular que rodea el tubo de inyección.

- Dichas trayectorias elementales en U definen una circulación del primer fluido en cuatro pasadas, partiendo la primera pasada de cámaras de la primera fila, terminando la segunda pasada en cámaras de la segunda fila, partiendo la tercera pasada en cámaras de la segunda fila y terminando la cuarta pasada en cámaras de la primera fila.

- Las tuberías de entrada y de salida están desplazadas mutuamente en altura, extendiéndose la caja de extremo hasta una altura superior a las cámaras, parcialmente con respecto a dichas trayectorias elementales en U.

- La caja de extremo está formada por una placa de extremo plana y vertical y por una placa embutida unida de forma estanca con la cara interna de la placa final, en su parte periférica y, en su caso, en una zona media que separa los dos compartimientos.

- La placa de extremo, y opcionalmente la placa embutida, se extienden sensiblemente por toda la altura del intercambiador.

- La placa de extremo y la placa embutida son partes de una placa unitaria, unidas entre sí por una línea de plegado.

Se expondrán con más detalle las características y ventajas de la invención en la descripción siguiente, en referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 es una vista en planta en sección de un primer modo de realización de un evaporador según la invención.

Las figuras 2 a 4 son vistas parciales en perspectiva de otros modos de realización de un evaporador según la invención.

La figura 1 representa un evaporador según la invención, en sección siguiendo el plano que pasa por los ejes de las dos filas de cámaras. Este evaporador está constituido esencialmente por una pila de estuches y de intercalaciones onduladas tal como se describe, por ejemplo, en el documento FR 2747462 A, al que es posible remitirse para más detalles sobre la estructura de esta pila. Cada estuche 1 está formado por dos placas de chapa embutidas en forma de cubetas 2 y 3. Estas últimas son idénticas entre sí y tienen sus concavidades vueltas una hacia la otra, ya sea respectivamente hacia arriba y hacia abajo de la figura. Cada cubeta presenta, en un plano perpendicular al de la figura, un borde periférico 4 y una zona media 5 de unión que se conecta a éste en el extremo superior de la cubeta y se prolonga hacia abajo hasta cerca de su extremo inferior. Los bordes periféricos 4 y las zonas 5 de unión de las dos cubetas que forman un estuche están ensamblados mutuamente de forma estanca al fluido, por ejemplo por soldadura, para delimitar el volumen interior del estuche. Este volumen interior comprende dos cámaras 6 y 7, situadas a ambos lados de las zonas 5 respectivamente hacia la derecha y hacia la izquierda de la figura, definidas por embuticiones profundas de las placas 2, 3, conectadas entre sí por una trayectoria elemental en U para el fluido refrigerante. Las cámaras 6 y 7 ocupan una fracción minoritaria de la altura del evaporador en la parte superior de éste, extendiéndose la trayectoria elemental en U a lo largo del resto de la altura, detrás del plano de la figura, y a lo largo de un grosor menor en la dirección longitudinal. Una placa 2 y una placa 3 próximas que pertenecen a dos estuches diferentes se apoyan mutuamente por sus fondos 8 con respecto a las cámaras 6 y 7, y están separadas entre sí, con respecto a los trayectos en U, por un intervalo provisto de una intercalación ondulada que define una trayectoria elemental para el aire que ha de refrigerarse, en paralelo al plano de la figura, según la flecha F1. Los fondos 8 en contacto mutuo están soldados conjuntamente y algunos de ellos están atravesados por aberturas 9 que hacen que se comuniquen entre sí las cámaras correspondientes.

El fondo 8 de la placa 2 situada en el extremo 20 de la pila, vuelta hacia la parte inferior de la figura 1, está cerrado para separar del exterior las cámaras 6 y 7 adyacentes a esta placa. En el extremo opuesto 21 de la pila de estuches, es decir hacia la parte superior de la figura, está dispuesta una caja de extremo 10 más allá del último estuche 1. La caja 10 está formada por dos placas, que son una placa embutida 11 y una placa final 12 sensiblemente plana. Al igual que las placas 2 y 3, las placas 11 y 12 están conectadas de forma estanca por zonas anulares 13 y por zonas verticales medias 14, que delimitan a ambos lados de estas últimas dos compartimientos 15, 16 del volumen interno de la caja 10, envueltos por las embuticiones respectivas de la placa 11 y alineados respectivamente con las filas formadas por las cámaras 6 y 7. Una tubería 17 de entrada y una tubería 18 de salida del evaporador están fijadas sobre la placa 12 para comunicarse respectivamente con los compartimientos 15 y 16. Un tubo 19 de inyección se extiende longitudinalmente en la hilera de cámaras 6, atravesando las aberturas 9 que conectan éstas entre sí, dejando libre una parte de la superficie de estas aberturas. Un primer extremo del tubo 19 se sitúa en el compartimiento 15, y su extremo opuesto se sitúa en una cámara 6 que pertenece a un espacio colector 22 adyacente al extremo 20 del evaporador, formado por un subconjunto de cámaras 6 conectadas entre sí por aberturas 9. El espacio colector 22 está limitado en dirección al extremo 21 por un tabique 23 atravesado herméticamente por el tubo 19. Igualmente, el tubo 19 atraviesa herméticamente un tabique 24 que separa el compartimiento 15 de la cámara 6 adyacente al mismo, estando formado este tabique por los fondos de las embuticiones de las placas 11 y 3 que delimitan este compartimiento y esta cámara. Las cámaras 6 comprendidas entre los tabiques 23 y 24 se comunican entre sí por las aberturas 9 para formar un espacio colector 25. Igualmente, la hilera de cámaras 7 está separada por un tabique 26 en un espacio colector 27 adyacente al extremo 20 y un espacio colector 28 comprendido entre el tabique 26 y el compartimiento 16 y que se comunica con éste por la abertura 9 de la placa terminal 3 del apilamiento y una abertura correspondiente de la placa 11. El tabique 26 está más alejado del extremo 20 que el tabique 23.

El fluido refrigerante que penetra en el evaporador por la tubería 17 de entrada, pasa primero al compartimiento 15, desde el que el tubo 19 de inyección lo lleva al espacio colector 22. A partir del espacio colector 22, el fluido recorre en paralelo las trayectorias elementales en U delimitadas por los estuches que lo definen, formando las ramas que se comunican con las cámaras 6 y las que se comunican con las cámaras 7, respectivamente, una primera pasada y una segunda pasada, terminando esta última en el espacio colector 27. Igualmente, los trayectos elementales en U de los estuches comprendidos en la dirección longitudinal entre los tabiques 23 y 26 forman una tercera pasada y una cuarta pasada que conectan los espacios 27 y 25 colectores, y formando estos estuches comprendidos entre los tabiques 26 y 24 una quinta pasada y una sexta pasada que conectan los espacios 25 y 28 colectores. El fluido procedente del espacio colector 28 pasa al compartimiento 16 y después abandona el evaporador por la tubería de salida 18.

Se observa en la figura 1 que las tuberías 17 y 18 están desplazadas una con respecto a la otra en la dirección vertical, es decir, en el plano perpendicular a la figura. Esta disposición presenta varias ventajas. Permite reducir la longitud (o el espesor) del evaporador, por ejemplo por debajo de 60 mm, por razones de espacio necesario en esta dirección, manteniendo al mismo tiempo una distancia entre ejes suficiente de las tuberías de entrada y de salida para evitar dificultades de montaje. También permite, si se desea para responder a necesidades de conexión del evaporador al resto del circuito cerrado de climatización, acodar las tuberías de entrada y de salida para llevarlas en dirección lateral, estando aún así dispuestas una por encima de la otra para limitar el espacio necesario en la dirección longitudinal.

Tal como se muestra en la figura 1, el tubo 19 de inyección está desplazado ventajosamente con respecto a los centros de las aberturas 9 hacia la derecha, es decir hacia abajo en el flujo F1 de aire.

La figura 2 representa esquemáticamente un evaporador según la invención en el que el fluido refrigerante circula en cuatro pasadas. Este evaporador comprende un apilamiento de estuches y de intercalaciones tal como se ha descrito anteriormente, estando representados sólo una placa 3, que pertenece a un estuche de extremo, y una intercalación 100. A esta placa 3 se junta una placa 111 embutida que forma con una placa 112 sensiblemente plana una caja 110 final. Un tubo 119 de inyección análogo al tubo 19 de la figura 1 está unido herméticamente a una tubería 117 de entrada frente a la cara exterior de la placa 112, atravesando el conjunto esta placa de manera hermética. Una tubería 118 de salida, fijada de manera saliente también sobre la cara externa de la placa 112, se comunica con el volumen interno unitario 115 de la caja 110, que rodea el tubo 119. Un tabique no representado separa en dos espacios colectores las cámaras de la fila por la que pasa el tubo 119. Por el contrario, las cámaras de la otra fila se comunican todas entre sí formando un solo espacio colector, y están separadas del volumen 115 interno por el fondo de la embutición de la placa 111.

El fluido refrigerante que penetra por la tubería de entrada 117 pasa directamente al tubo de inyección 119 que lo lleva al espacio colector de la primera hilera más alejada de la tubería 117. El fluido circula dentro de las trayectorias elementales en U según un recorrido en cuatro pasadas que lo devuelve al espacio colector de la primera fila adyacente a la caja 110, desde el que llega al volumen interno 115 por un paso anular definido, alrededor del tubo 119, por una abertura 109 de la placa 3 adyacente a la placa 111 y una abertura 130 de esta última. Finalmente, el fluido abandona el volumen 115, y el evaporador, por la tubería de salida 118.

En la figura 2 se observa que las tuberías 117 y 118, así como las tuberías 17 y 18 de la figura 1, están desplazadas una con respecto a la otra en altura. Esto implica generalmente para el volumen interno 115, así como para los compartimientos 15 y 16 de la figura 1, una altura superior que la de las cámaras de los estuches, extendiéndose por tanto este volumen interno en parte con respecto a los trayectos elementales en U.

En el evaporador de la figura 2, las placas 111 y 112 se extienden por toda la altura del evaporador, siendo la parte 131 de la placa 111, situada por debajo del volumen 115 interno, plana y vertical y juntándose con la placa 112. Estas dos placas presentan cavidades 132, 133 destinadas a aligerar el evaporador.

El evaporador de la figura 3 se diferencia del de la figura 2 únicamente por la supresión de la parte 131 plana de la placa 111, por debajo de su zona anular de unión con la placa 112, lo que por supuesto no afecta de ningún modo al funcionamiento del evaporador.

Finalmente, la figura 4 muestra las placas 111 y 112 similares a las de la figura 3, realizadas por troquelado, embutido y plegado a partir de una única chapa plana. Se observa en trazo discontinuo la placa 111 obtenida tras el troquelado y el embutido, dispuesta por encima de la placa 112, estando situado su borde 113 periférico en el plano de la placa 112. La posición definitiva de la placa 111 se obtiene por una rotación de 180º alrededor de una línea de plegado horizontal, según la flecha F2.

En la descripción anterior, las indicaciones relativas a la orientación o a la posición en el espacio de los elementos se refieren a una orientación particular del evaporador, y por tanto deben adaptarse si ésta se modifica.

Claims (11)

1. Intercambiador de calor, en particular un evaporador para un circuito cerrado de climatización de vehículo, que comprende una multiplicidad de estuches (1) apilados mutuamente en una dirección longitudinal y que definen cada uno dos cámaras (6, 7) yuxtapuestas en una dirección lateral de manera que forman parte respectivamente de una primera y de una segunda filas de cámaras, implicando dichas cámaras una altura, así como una trayectoria elemental en U que se extiende sensiblemente en un plano perpendicular a la dirección longitudinal de una a otra de dichas cámaras, para hacer circular una primer fluido en contacto térmico con un segundo fluido, estando delimitadas en la dirección longitudinal dos cámaras de una misma fila, que pertenecen a dos estuches próximos de la pila, por paredes (8) respectivas aplicadas una contra otra, estando dotadas algunas de estas paredes de aberturas (9) que permiten una comunicación de fluido estanca entre las cámaras adyacentes, comprendiendo además el intercambiador un tubo (17) de entrada y un tubo (18) de salida para el primer fluido, dispuestos en un primer extremo (21) longitudinal del intercambiador, sensiblemente en alineación con dichas primera y segunda filas respectivamente, y que se comunican cada una con una de las cámaras, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno de dichos tubos (17, 18) se comunica con la cámara correspondiente a través de una o dos cajas (10) de extremo que completan la pila de estuches en dicho primer extremo, estando formadas dicha o dichas cajas (10) de extremo por una placa (11) embutida y por una placa (12) de extremo sensiblemente plana, estando fijadas dichos tubos (17, 18) a dicha placa (12) de extremo, allí donde dichas cajas (10) presentan una altura, superior a la de dichas cámaras (6, 7) de dichos estuches (1), extendiéndose parcialmente con respecto a las trayectorias elementales en U.

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, en el que la caja (10) de extremo define dos compartimientos (15, 16) separados situados respectivamente en alineación con las dos filas, comunicándose cada una de dichos tubos con la cámara correspondiente mediante uno de dichos compartimientos.

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 2, en el que el compartimiento (15) que se comunica con la tubería (17) de entrada está conectado con el extremo anterior de un tubo (19) de inyección que atraviesa una parte de la pila de estuches, en la dirección longitudinal, para llevar el primer fluido a una cámara de la primera fila alejada del primer extremo.

4. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 2 y 3, en el que dichas trayectorias elementales en U definen una circulación del primer fluido en seis pasadas, partiendo la primera y la quinta pasadas de cámaras (6) de la primera fila, terminando la segunda y la sexta pasadas en cámaras (7) de la segunda fila, partiendo la tercera pasada de cámaras (7) de la segunda fila y terminando la cuarta pasada en cámaras (6) de la primera fila.

5. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, en el que la caja (110) de extremo define un volumen interno unitario (115) situado en parte en alineación con cada una de las dos filas y que se comunica directamente con la tubería (118) de salida, estando conectada la tubería (117) de entrada con un tubo (119) de inyección que atraviesa la caja de extremo y una parte de la pila de estuches, en la dirección longitudinal, para llevar el primer fluido a una cámara de la primera fila alejada del primer extremo.

6. Intercambiador de calor según la reivindicación 5, en el que dicho volumen interno se comunica con la cámara adyacente de la primera fila por un paso anular (109, 130) que rodea el tubo de inyección (119).

7. Intercambiador de calor según la reivindicación 6, en el que dichas trayectorias elementales en U definen una circulación del primer fluido en cuatro pasadas, partiendo la primera pasada de cámaras de la primera fila, terminando la segunda pasada en cámaras de la segunda fila, partiendo la tercera pasada de cámaras de la segunda hilera y terminando la cuarta pasada en cámaras de la primera fila.

8. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las tuberías de entrada y de salida están desplazadas entre sí en altura, extendiéndose la caja de extremo hasta una altura superior a la de las cámaras, parcialmente con respecto a dichas trayectorias elementales en U.

9. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una placa (11) embutida está unida herméticamente a la cara interna de la placa (12) de extremo, en su periferia (13) y, dado el caso, en una zona (14) media que separa los dos compartimientos.

10. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la placa de extremo, y opcionalmente la placa embutida, se extienden sensiblemente a lo largo de toda la altura del intercambiador.

11. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la placa de extremo y la placa embutida son partes de una placa unitaria, conectadas entre sí por una línea de plegado.