ES2297757T3 - Intercambiador termico de haz tubular, especialmente para un motor de combustion interna sobrealimentado. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador térmico (14), especialmente, del tipo aire-aire, para un motor (12) de combustión interna sobrealimentado, del tipo que comprende, al menos, un primer colector (16) y un segundo colector (18) que están unidos por un haz (20) de tubos horizontales por los cuales circula un flujo interior de aire (Fi) que hay que enfriar por un flujo (Fe) de fluido de enfriamiento que circula por el exterior de los tubos del haz (20), caracterizado porque el haz (20) de tubos comprende, al menos: - una primera parte (P1) que comprende una primera serie de tubos (S1P1) con turbuladores (34) que presentan una sección total de paso (S11) y una segunda serie de tubos sin turbuladores (S2P1) que presentan una sección total de paso (S12) globalmente equivalente a la sección total de paso (S11), - una segunda parte (P2) que comprende una primera serie de tubos sin turbuladores (S1P2) que presentan una sección total de paso (S21) y una segunda serie de tubos (S2P2) con turbuladores (34) que presentan una sección total de paso (S22) globalmente equivalente a la sección total de paso (S21), - y una caja de repartición (24) del flujo interior de aire (Fi) que hay que enfriar, que comprende medios de empalme (40) de la salida de la primera serie de tubos con turbuladores (S1P1) de la primera parte (P1) con la entrada de la primera serie de tubos sin turbuladores (S1P2) de la segunda parte (P2) y de empalme de la salida de la segunda serie de tubos sin turbuladores (S2P1) de la primera parte (P1) con la entrada de la segunda serie de tubos con turbuladores (S2P2) de la segunda parte (P2).
Description
Intercambiador térmico de haz tubular,
especialmente para un motor de combustión interna
sobrealimentado.
La invención corresponde a un intercambiador
térmico de haz tubular, destinado, especialmente, a enfriar el aire
de sobrealimentación en un motor de combustión interna
sobrealimentado de vehículo automóvil.
La invención corresponde, de modo más
particular, a un intercambiador térmico, especialmente del tipo
aire-aire, para un motor de combustión interna
sobrealimentado, del tipo que comprende, al menos, un primer
colector y un segundo colector que están unidos transversalmente
por un haz de tubos horizontales por los cuales circula un flujo
interior de aire que hay que enfriar por un flujo de fluido de
enfriamiento que circula por el exterior del haz de tubos.
En los motores de combustión interna
sobrealimentados, es conocido utilizar dispositivos de enfriamiento
o "enfriadores", tales como un intercambiador térmico o de
calor, para enfriar el aire de sobrealimentación con el fin de
reducir la carga térmica del motor, la temperatura de los gases de
escape y, por consiguiente, las emisiones de NOx y el consumo de
carburante.
El aire de sobrealimentación puede ser enfriado,
esencialmente, de dos maneras, a saber, por el líquido de
enfriamiento del motor, o por el aire ambiente exterior.
En el caso del enfriamiento por agua, la
posición de montaje del enfriador - típicamente un intercambiador de
tipo aire-agua - puede elegirse libremente, lo que
es muy ventajoso, vista la gran compacidad de los enfriadores
enfriados por agua. Sin embargo, no es posible disminuir la
temperatura del aire de sobrealimentación al valor deseado, que, en
general, está por debajo de la temperatura del líquido de
enfriamiento.
Por este motivo, los vehículos automóviles que
comprenden motores de combustión interna sobrealimentados o
turbocomprimidos están equipados casi exclusivamente con enfriadores
de aire de sobrealimentación enfriados por aire, generalmente, al
menos, un intercambiador térmico del tipo
aire-aire.
El documento
US-A-4.702.079 describe un ejemplo
de intercambiador térmico del tipo aire-aire, que,
como puede verse, especialmente, en la figura 2 de este documento,
está montado generalmente en la parte delantera del vehículo con el
fin de ser ventilado por la presión dinámica del aire exterior
cuando el vehículo se desplaza.
Naturalmente, el intercambiador
aire-aire puede estar colocado, también, en otro
lugar del compartimiento motor del vehículo, pero éste debe ser
ventilado entonces por medio de una soplante separada, tal como un
grupo motoventilador. Una solución de este tipo raramente es puesta
en práctica por razones de coste, de peso y de dimensiones.
En el caso de una implantación del
intercambiador en la parte delantera del vehículo, es necesario,
también, tener en cuenta otras exigencias, de modo más particular
exigencias relativas a la seguridad, tales como el respeto de las
normas relativas al choque con un peatón.
Así, el intercambiador aire-aire
se coloca, generalmente, delante del radiador de agua con la ventaja
de tener siempre un enfriamiento suficiente a baja velocidad debido
a la presencia del ventilador del radiador de agua.
Sin embargo, una implantación de este tipo
presenta como contrapartida el riesgo de dificultar la circulación y
la llegada del aire exterior de enfriamiento, y el inconveniente de
"precalentar" el aire de enfriamiento y, por tanto, tener que
sobredimensionar el radiador de agua.
Con el fin de poner remedio a estos
inconvenientes, se buscan, especialmente, soluciones que permitan
implantar los intercambiadores (o enfriadores) de aire de
sobrealimentación encima o debajo del radiador de agua.
No obstante, una implantación de este tipo
necesita utilizar, en particular por razones de dimensiones, un
intercambiador térmico que presente dimensiones de longitud, de
anchura y de altura apropiadas, es decir, un intercambiador
globalmente en forma de "barra" cuyo haz de tubos sea de gran
longitud en comparación con sus respectivas anchura y altura.
En un intercambiador térmico, para un mismo
número de tubos, cuanto mayor es la longitud de los tubos del haz
recorridos por el flujo de aire de sobrealimentación, mayor es la
pérdida de carga.
Además, los tubos del haz comprenden,
generalmente, medios tales como "turbuladores", denominados así
porque provocan un flujo de tipo turbulento o no laminar del aire
que hay que enfriar y esto con el fin de aumentar los intercambios
térmicos entre el aire que hay que enfriar y el fluido de
enfriamiento.
Así, la importancia de las pérdidas de carga en
tales intercambiadores ha comprometido hasta ahora su utilización en
aplicaciones de enfriamiento del aire de sobrealimentación de un
motor de combustión interna.
Para poner remedio a estos inconvenientes, la
invención propone un intercambiador térmico, especialmente del tipo
aire-aire, cuya pérdida de carga interna sea
particularmente reducida.
Con este objeto, la invención propone un
intercambiador térmico del tipo descrito anteriormente,
caracterizado porque el haz de tubos comprende, al menos:
- una primera parte que comprende una primera
serie de tubos con turbuladores que presentan una sección total de
paso y una segunda serie de tubos sin turbuladores que presentan una
sección total de paso globalmente equivalente a la sección total de
paso.
- una segunda parte que comprende una primera
serie de tubos sin turbuladores que presentan una sección total de
paso y una segunda serie de tubos con turbuladores que presentan una
sección total de paso globalmente equivalente a la sección total de
paso,
- y una caja de repartición del flujo interior
de aire que hay que enfriar que comprende medios de empalme de la
salida de la primera serie de tubos con turbuladores de la primera
parte con la entrada de la primera serie de tubos sin turbuladores
de la segunda parte y de empalme de la salida de la segunda serie de
tubos sin turbuladores de la primera parte con la entrada de la
segunda serie de tubos con turbuladores de la segunda parte.
Ventajosamente, el intercambiador térmico de
acuerdo con la invención presenta con respecto a los
intercambiadores del estado de la técnica, para capacidad de
enfriamiento y pérdida de carga equivalentes, unas dimensiones
reducidas que permiten, especialmente, implantarle debajo del
radiador de agua del motor.
De acuerdo con otras características de la
invención:
- la primera serie de tubos con turbuladores de
la primera parte comprende un grupo superior de tubos y un grupo
inferior de tubos y la segunda serie de tubos sin turbuladores de la
primera parte está dispuesta verticalmente entre los grupos superior
e inferior de tubos de la primera serie de tubos con turbuladores de
la primera parte;
- la primera serie de tubos sin turbuladores de
la segunda parte comprende un grupo superior de tubos y un grupo
inferior de tubos y la segunda serie de tubos con turbuladores de la
segunda parte está dispuesta verticalmente entre los grupos superior
e inferior de tubos de la primera serie de tubos sin turbuladores de
la segunda parte;
- el intercambiador comprende, al menos, un paso
de circulación del flujo (Fe) de fluido de enfriamiento entre, al
menos, una parte de los tubos de las primera y segunda series con
turbuladores y/o de las primera y segunda series sin
turbuladores;
- los tubos de las primeras series y de las
segundas series de cada una de las partes, presentan, según un plano
de corte vertical, una sección longitudinal paralelepipédica,
especialmente rectangular;
- el primer colector y el segundo colector
constituyen, respectivamente, una caja de aire de entrada y una caja
de aire de salida del flujo de aire interior que hay que
enfriar;
- el fluido de enfriamiento del flujo interior
de aire está constituido por un flujo exterior de aire, tal como un
flujo de aire resultante de la presión dinámica del aire provocado
por el desplazamiento del vehículo y/o por un grupo
moto-ventilador;
- el intercambiador presenta transversalmente
una forma general oblonga de manera que permite especialmente su
implantación encima o debajo del radiador de enfriamiento del
motor;
- el intercambiador es, globalmente, de forma
paralelepipédica/rectangular.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción detallada
que sigue, para cuya comprensión se hará referencia a las figuras
anejas, en las cuales:
- la figura 1 es una vista parcial de costado de
la parte delantera de un vehículo en la cual se ha representado
esquemáticamente la implantación del motor de combustión interna,
del radiador de enfriamiento y del intercambiador térmico de acuerdo
con las enseñanzas de la invención;
- la figura 2 es una vista frontal del
intercambiador térmico de acuerdo con la invención dispuesto debajo
del radiador de enfriamiento del motor;
- la figura 3 es una vista desde arriba del
intercambiador térmico de acuerdo con la invención;
- la figura 4 es una vista en corte transversal
y vertical del intercambiador térmico según el plano
IV-IV correspondiente indicado en la figura 3, que
ilustra un ejemplo de realización de un intercambiador que comprende
una primera y una segunda parte, provistas, respectivamente, de
series de tubos con y sin turbuladores;
- las figuras 5 a 7 son, respectivamente, vistas
en corte longitudinal y vertical de la primera parte, de la caja de
repartición y de la segunda parte según los planos de corte
verticales V-V a VII-VII
correspondientes indicados en la figura 3.
Por convenio, en la descripción y en las
reivindicaciones, se utilizarán, a título no limitativo, los
términos "primero" o "segundo", "inferior" o
"superior", y las direcciones "longitudinal",
"transversal" o "vertical", para designar,
respectivamente, elementos o posiciones de acuerdo con las
definiciones dadas en la descripción, y según el triedro (L, V, T)
representado en las figuras.
En la figura 1 se ha representado
esquemáticamente la parte delantera de un vehículo automóvil 10 que
comprende un grupo motopropulsor con motor de combustión interna 12,
que, en este caso, es de tipo sobrealimentado.
De manera conocida, un motor sobrealimentado 12
de este tipo, comprende un circuito de admisión, un circuito de
escape y un turbocompresor (no representados) que comprende un
compresor para poner a presión aire fresco atmosférico y una turbina
para facilitar la energía mecánica necesaria para el arrastre del
compresor.
Se recordará sucintamente que, durante el
funcionamiento del motor 12, el aire fresco que proviene de la
atmósfera es admitido en una parte de entrada del circuito de
admisión, después de haber atravesado el filtro de aire destinado a
retener las partículas presentes en el aire fresco, y que entonces
es aspirado, y comprimido por el compresor.
La compresión del aire provoca su calentamiento
de modo que es necesario que el aire fresco comprimido, denominado
de sobrealimentación, sea a continuación enfriado antes de llegar al
colector de admisión y alimentar cíclicamente los cilindros según
una frecuencia que es función del régimen del motor 12.
El circuito de admisión comprende, por
consiguiente, un dispositivo de enfriamiento, denominado también
enfriador, el cual consiste generalmente, como se explicó
anteriormente, en un intercambiador térmico 14 al que atraviesa un
fluido caloportador de enfriamiento de manera que enfría el flujo
interior de aire Fi de sobrealimentación que viene del
compresor.
Después de la combustión, los gases de escape a
presión son lanzados por intermedio de un colector de escape (no
representado), a un conducto de escape (no representado) que
alimenta selectivamente la turbina del turbocompresor antes de que
estos gases sean lanzados a la atmósfera.
En el ejemplo de realización ilustrado en las
figuras, el intercambiador térmico 14 es un intercambiador del tipo
aire-aire de modo que el fluido de enfriamiento está
constituido por un flujo exterior de aire Fe.
Como puede verse en la figura 1, el flujo
exterior de aire Fe corresponde, especialmente, al flujo de aire
resultante de la presión dinámica del aire provocado por el
desplazamiento del vehículo.
El flujo exterior de aire Fe está representado
aquí esquemáticamente por flechas de trazo ondulado con el fin de
distinguirlas de las otras flechas que comprenden las figuras,
especialmente, flechas de trazo rectilíneo que representan
esquemáticamente el flujo interior de aire Fi.
Se observará que las dimensiones del
intercambiador térmico 14, es decir, su anchura o profundidad (l),
su altura (h) y su longitud (L), corresponden, aquí,
respectivamente, a sus dimensiones según las direcciones
longitudinal, vertical y transversal del triedro (L, V, T).
El intercambiador térmico 14 comprende un primer
colector 16 y un segundo colector 18 que están unidos
transversalmente por un haz 20 de tubos por los cuales circula un
flujo interior de aire Fi que hay que enfriar por el flujo exterior
de aire Fe de enfriamiento que circula por el exterior del haz 20 de
tubos.
Como puede verse en la figura 3, el primer
colector 16 y el segundo colector 18 constituyen aquí,
respectivamente, una caja de aire de entrada y una caja de aire de
salida del flujo de aire interior Fi que hay que enfriar.
Ventajosamente, las cajas de aire de entrada y
de salida son idénticas, lo que permite, especialmente, reducir su
coste de producción.
El flujo interior de aire Fi circula de
izquierda a derecha según las flechas ilustradas en las figuras 2 y
3, es decir, según la dirección transversal (T).
El flujo exterior de aire Fe de enfriamiento
circula, como ilustran las flechas en las figuras 1 y 3, según la
dirección longitudinal (L), es decir, ortogonalmente a la dirección
transversal (T).
El haz 20 de tubos comprende, principalmente,
una primera parte P1, una segunda parte P2 y una caja intermedia de
repartición 24 interpuesta transversalmente, aquí centralmente,
entre las primera y segunda partes P1 y P2.
El intercambiador térmico 14 tiene,
sensiblemente, una forma de "barra", es decir, que presenta
transversalmente una forma general oblonga, aquí globalmente
paralelepipédica/rectangular. Ventajosamente, un intercambiador
térmico 14 de este tipo es, por tanto, susceptible de ser implantado
debajo del radiador de enfriamiento 22 del circuito de enfriamiento
del motor 12, como está ilustrado en las figuras 1 y 2.
\newpage
En variante, el intercambiador térmico 14 está
implantado encima del radiador de enfriamiento 22 del circuito de
enfriamiento del motor 12.
Una implantación de este tipo se hace ahora
posible con un intercambiador térmico 14 realizado de acuerdo con la
invención, que permite, especialmente, reducir la pérdida de carga
interna en comparación con los intercambiadores de forma oblonga de
acuerdo con el estado de la técnica.
El intercambiador térmico 14 de acuerdo con la
invención está caracterizado por el hecho de que el haz 20 de tubos
comprende, al menos:
- la primera parte P1 que comprende una primera
serie S1P1 de tubos provistos de turbuladores 34 que presentan una
sección total o área de paso A11 y una segunda serie S2P1 de tubos
sin turbuladores que presentan una sección total o área de paso A12
globalmente equivalente a la sección de paso A11.
- una segunda parte P2 que comprende una primera
serie S1P2 de tubos sin turbuladores que presentan una sección total
o área de paso A21 y una segunda serie S2P2 de tubos provistos de
turbuladores 34 que presentan una sección total o área de paso A22
globalmente equivalente a la sección total de paso A21.
- y la caja intermedia central de repartición 24
del flujo interior de aire que hay que enfriar, que comprende medios
para empalmar la salida de la primera serie S1P1 de tubos con
turbuladores de la primera parte P1 con la entrada de la primera
serie S1P2 de tubos sin turbuladores de la segunda parte P2 y de
empalme de la salida de la segunda serie S2P1 de tubos sin
turbuladores de la primera parte P1 con la entrada de la segunda
serie S2P2 de tubos con turbuladores 34 de la segunda parte P2.
De acuerdo con el ejemplo de realización del
intercambiador térmico 14 ilustrado en la figura 4, la primera serie
S1P1 de tubos con turbuladores 34 de la primera parte P1 del
intercambiador térmico 14 comprende un grupo superior 26 de tubos y
un grupo inferior 28 de tubos, y la segunda serie S2P1 de tubos sin
turbuladores de la primera parte P1 está dispuesta verticalmente
entre los grupos superior 26 e inferior 28 de tubos de la primera
serie S1P1 de tubos con turbuladores 34 de la primera parte P1.
Asimismo, la primera serie S1P2 de tubos sin
turbuladores de la segunda parte P2 del intercambiador térmico 14
comprende un grupo superior 30 de tubos y un grupo inferior 32 de
tubos y la segunda serie S2P2 de tubos con turbuladores 34 de la
segunda parte P2 está dispuesta verticalmente entre los grupos
superior 30 e inferior 32 de tubos de la primera serie de tubos S1P2
sin turbuladores de la segunda parte P2.
En el ejemplo de realización ilustrado en la
figura 4, la segunda serie S2P1 sin turbuladores de la primera parte
P1 comprende un solo tubo 36 central y la primera serie S1P2 sin
turbuladores de la segunda parte P2 comprende un tubo superior 30 y
un tubo inferior 32 que forman aquí, respectivamente, los grupos
superior e inferior.
Los tubos que comprenden turbuladores 34 han
sido representados en la figura 4 en "gris" o con "trama"
con el fin de diferenciarlos y, por otra parte, se ven mejor en los
cortes de las figuras 5 y 7.
El intercambiador térmico 14 comprende pasos 38
de circulación para el flujo exterior de aire Fe de enfriamiento,
preferentemente, entre cada uno de los tubos de la primera serie
S1P1 y de la segunda serie S2P1 con el fin de optimizar los
intercambios térmicos entre el flujo interior Fi y el flujo exterior
de aire Fe.
Los pasos 38 son visibles, especialmente, en la
vista de frente de la figura 2 y en la vista en corte de la figura
4.
La caja intermedia de repartición 24 comprende
medios de empalme 40 de la salida de la primera serie S1P1 de tubos
provistos de turbuladores 34 de la primera parte P1 con la entrada
de la primera serie S1P2 de tubos sin turbuladores de la segunda
parte P2 y de empalme de la salida de la segunda serie S2P1 de tubos
sin turbuladores de la primera parte P1 con la entrada de la segunda
serie S2P2 de tubos provistos de turbuladores 34 de la segunda parte
P2.
Los medios de empalme 40 de la caja de
repartición 24 están constituidos por una placa transversal superior
inclinada 42 y una placa transversal inferior inclinada 44 que
delimitan verticalmente entre sí un tramo interior divergente 46 de
empalme entre la salida del tubo central 36 sin turbuladores de la
primera parte P1 y las entradas de cada uno de los tubos de la
segunda serie de tubos S2P2 que comprenden turbuladores 34.
La placa superior 42 delimita verticalmente con
la pared horizontal superior 48 del cuerpo 50 de la caja 24 un tramo
convergente superior 52 de empalme entre las salidas de cada tubo
del grupo superior 26 de la primera serie de tubos S1P1 que
comprenden turbuladores 34 y la entrada del tubo superior 30.
La placa inferior 44 delimita verticalmente con
la pared horizontal inferior 54 del cuerpo 50 de la caja 24 un tramo
convergente inferior 56 de empalme entre las salidas de cada tubo
del grupo inferior 26 de la primera serie de tubos S1P1 que
comprenden turbuladores 34 y la entrada del tubo inferior 32.
\newpage
Como está ilustrado en la figura 6, los tramos
de empalme 46, 52 y 56 están delimitados, también, longitudinalmente
por las paredes transversales opuestas 58 del cuerpo 50 de la caja
24.
Se describirá ahora el funcionamiento del
intercambiador térmico 14 de acuerdo con la invención y el
enfriamiento del flujo interior de aire Fi por el flujo exterior de
aire Fe.
El primer colector 16 que forma la caja de aire
de entrada comprende un orificio de entrada OE1 que está empalmado a
un elemento aguas arriba del conducto de admisión del circuito de
admisión del motor 12 y un orificio de salida OS1 que desemboca en
el haz 20.
Así, el flujo interior de aire Fi que hay que
enfriar que proviene del compresor, penetra en el primer colector 16
por el orificio de entrada OE1 del cual sale por el orificio OS1
para atravesar en primer lugar la primera parte P1 del
intercambiador térmico 14.
El flujo interior de aire Fi se reparte para
circular, respectivamente, por la primera serie S1P1 de tubos con
turbuladores de sección total de paso A11 y la segunda serie S2P1 de
tubos sin turbuladores de sección total A12.
La sección global A1 de paso de la primera parte
P1 corresponde, globalmente, a la suma de las secciones totales de
paso A11 y A12, respectivamente, de la primera serie S1P1 y de la
segunda serie S2P1 de modo que el flujo interior de aire Fi se
divide en dos partes Fi1 y Fi2 y se reparte aquí, igualmente, entre
la primera serie S1P1 y la segunda serie S2P1.
La parte Fi1 del flujo interior de aire Fi es
enfriada durante su paso a través de la primera serie S1P1 de tubos
cuyos turbuladores 34 permiten aumentar la disipación de calor por
el flujo exterior de aire Fe de enfriamiento que circula por los
pasos 38.
La otra parte Fi2 del flujo interior de aire Fi
que atraviesa la segunda serie S2P1 de tubos sin turbuladores se
enfría poco, pero, por el contrario, no experimenta pérdidas de
carga o experimenta pérdidas de carga pequeñas.
Así, durante su paso a través de la primera
parte P1, el flujo interior de aire Fi experimenta una primera
pérdida de carga que es provocada, esencialmente, por la primera
serie S1P1 de tubos turbulados.
Después de haber atravesado la primera parte P1,
el flujo interior de aire Fi que hay que enfriar, correspondiente,
respectivamente, a las partes Fi1 y Fi2, atraviesa a continuación la
caja de repartición 24 antes de atravesar la segunda parte P2 del
intercambiador térmico 14.
Así, la parte Fi1 del flujo interior de aire Fi
que ha atravesado la primera serie de tubos con turbuladores S1P1 de
la primera parte P1 para ser enfriado en ella, atraviesa, por tanto,
después, en la segunda parte P2, la primera serie de tubos sin
turbuladores S1P2 sin experimentar pérdidas de carga o
experimentando pérdidas de carga pequeñas.
Recíprocamente, la otra parte Fi2 del flujo
interior de aire Fi que ha atravesado la segunda serie S2P1 de tubos
sin turbuladores de la primera parte P1 con pérdidas de carga
pequeñas o sin pérdidas de carga, atraviesa a continuación la
segunda serie S2P2 de tubos con turbuladores 34 de la segunda parte
P2 con el fin de ser a su vez enfriada aquí.
Ventajosamente, la segunda parte P2 del
intercambiador térmico 14, comprende, como la primera parte P1,
pasos de circulación 38 del flujo exterior de aire Fe de
enfriamiento entre cada uno de los tubos de la primera serie S1P2 y
de la segunda serie S2P2, con el fin de optimizar los intercambios
térmicos entre el flujo interior Fi y el flujo exterior de aire
Fe.
El flujo interior de aire Fi procedente de las
salidas respectivas de la primera y de la segunda series S1P2 y S2P2
de tubos, desemboca, al menos, en un orificio de entrada OE2 del
segundo colector 18, que forma la caja de aire de salida, y después
continúa su recorrido por un elemento aguas abajo del conducto del
circuito de admisión del motor 12, al cual está unido, al menos, un
orificio de salida OS2 del segundo colector 18.
Preferentemente, en las primera y segunda partes
P1, P2, las primeras series de tubos S1P1 y S1P2 presentan una
sección total de paso A11 y A21 que, respectivamente, son
globalmente equivalentes a las secciones totales de paso A12 y A22
de las primera y segunda series de tubos S2P1 y S2P2.
Como está ilustrado en las figuras 5 a 7, los
tubos de las primeras series S1P1 y S1P2, así como los tubos de las
segundas series S2P1 y S2P2 de cada una de las primera y segunda
partes P1 y P2, presentan, según un plano de corte vertical, una
sección longitudinal paralelepipédica, en este caso rectangular.
En variante (no representada), los tubos de las
primeras series S1P1 y S1P2, así como los tubos de las segundas
series S2P1 y S2P2 de cada una de las primera y segunda partes P1,
P2, presentan, según un plano de corte vertical, una sección
longitudinal globalmente circular.
Gracias a la invención, es posible realizar un
intercambiador térmico 14 de forma oblonga, es decir, de gran
longitud (L) y de pequeña altura (h), que, así, es susceptible de
ser implantado debajo o encima del radiador 22.
Las dimensiones del haz 20 del intercambiador
térmico 14 están comprendidas, por ejemplo, entre 500 mm y 800 mm de
longitud (L), entre 40 mm y 200 mm de altura (h) y entre 50 mm y 120
mm de anchura (l).
En comparación con un intercambiador térmico del
estado de la técnica que comprende un haz de tubos horizontales de
longitud "L", cada parte del flujo Fi que atraviesa una serie
de tubos provistos de turbuladores 34 recorre en realidad, entre el
orificio de entrada OE1 y el orificio de salida OE2, solamente la
mitad de esta longitud, es decir "L/2", ya sea en la primera
parte P1, o en la segunda parte P2, lo que permite obtener una
reducción de la pérdida de carga.
Además, en comparación con un intercambiador
térmico del estado de la técnica, el número de tubos horizontales
del haz es, ventajosamente, mayor.
Ventajosamente, una disposición de este tipo de
un intercambiador térmico 14 permite suprimir problemas tales como
"el efecto de máscara" que provoca un primer intercambiador,
que, dispuesto delante de un segundo intercambiador, como el
radiador de enfriamiento, constituye, entonces, una "pantalla"
para el segundo intercambiador y que, especialmente, es susceptible
de perturbar la circulación del flujo exterior de aire de
enfriamiento.
Además, una implantación de este tipo de
intercambiador térmico 14 facilita el empalme de los orificios de
entrada y de salida del intercambiador con los conductos respectivos
del circuito de admisión, mejorando, especialmente, la accesibilidad
al intercambiador 14 y permitiendo, además, una simplificación de
los recorridos de los conductos antes tortuosos y de mayor
longitud.
Naturalmente, las nociones de "entrada" y
de "salida" son relativas y, por consiguiente, no son
limitativas de las variantes de realización posibles, especialmente
en función de las aplicaciones.
Así, sin salirse del marco de la invención, el
flujo interior de aire Fi puede circular, especialmente por el haz
20 de tubos, en sentido inverso, es decir, de derecha a izquierda,
atravesando en primer lugar la segunda parte P2, a continuación la
caja de repartición 24 y, finalmente, la primera parte P1.
En este caso, el segundo colector 18 constituye
una caja de aire de entrada del flujo interior de aire Fi y el
primer colector 16 una caja de aire de salida.
Ventajosamente, un grupo
moto-ventilador, tal como el grupo
moto-ventilador asociado al radiador del circuito de
enfriamiento del motor, es susceptible de llevar al intercambiador
térmico 14 suficiente aire de enfriamiento cuando el flujo exterior
de aire creado por la marcha del vehículo es insuficiente, en
particular cuando el vehículo rueda lentamente o está parado
mientras que el motor 12 está funcionando.
Naturalmente, la invención encuentra aplicación
en todos los tipos de intercambiador térmico, y el intercambiador
térmico de tipo aire-aire ilustrado por las figuras
se da solamente a título de ejemplo no limitativo, así, en variante,
los tubos del haz 20 pueden ser verticales.
En variante, el intercambiador térmico 14 es del
tipo aire-líquido en el cual el líquido de
enfriamiento está constituido, por ejemplo, por agua o aceite.
Claims (9)
1. Intercambiador térmico (14), especialmente,
del tipo aire-aire, para un motor (12) de combustión
interna sobrealimentado, del tipo que comprende, al menos, un primer
colector (16) y un segundo colector (18) que están unidos por un haz
(20) de tubos horizontales por los cuales circula un flujo interior
de aire (Fi) que hay que enfriar por un flujo (Fe) de fluido de
enfriamiento que circula por el exterior de los tubos del haz (20),
caracterizado porque el haz (20) de tubos comprende, al
menos:
- una primera parte (P1) que comprende una
primera serie de tubos (S1P1) con turbuladores (34) que presentan
una sección total de paso (S11) y una segunda serie de tubos sin
turbuladores (S2P1) que presentan una sección total de paso (S12)
globalmente equivalente a la sección total de paso (S11),
- una segunda parte (P2) que comprende una
primera serie de tubos sin turbuladores (S1P2) que presentan una
sección total de paso (S21) y una segunda serie de tubos (S2P2) con
turbuladores (34) que presentan una sección total de paso (S22)
globalmente equivalente a la sección total de paso (S21),
- y una caja de repartición (24) del flujo
interior de aire (Fi) que hay que enfriar, que comprende medios de
empalme (40) de la salida de la primera serie de tubos con
turbuladores (S1P1) de la primera parte (P1) con la entrada de la
primera serie de tubos sin turbuladores (S1P2) de la segunda parte
(P2) y de empalme de la salida de la segunda serie de tubos sin
turbuladores (S2P1) de la primera parte (P1) con la entrada de la
segunda serie de tubos con turbuladores (S2P2) de la segunda parte
(P2).
2. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la primera serie de
tubos con turbuladores (S1P1) de la primera parte (P1) comprende un
grupo superior (26) de tubos y un grupo inferior (28) de tubos y
porque la segunda serie de tubos sin turbuladores (S2P1) de la
primera parte está dispuesta verticalmente entre los grupos superior
(26) e inferior (28) de tubos de la primera serie de tubos con
turbuladores (S1P1) de la primera parte (P1).
3. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la
primera serie de tubos sin turbuladores (S1P2) de la segunda parte
(P2) comprende un grupo superior (30) de tubos y un grupo inferior
(32) de tubos y porque la segunda serie de tubos con turbuladores
(S2P2) de la segunda parte (P2) está dispuesta verticalmente entre
los grupos superior (30) e inferior (32) de tubos de la primera
serie de tubos sin turbuladores (S1P2) de la segunda parte (P2).
4. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque comprende, al menos, un paso (38) de
circulación del flujo (Fe) de fluido de enfriamiento entre, al
menos, una parte de los tubos de las primera y segunda series con
turbuladores (S1P1, S2P2) y/o de las primera y segunda series sin
turbuladores (S1P2, S2P1).
5. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque los tubos de las primeras series (S1P1,
S1P2) y de las segundas series (S2P1, S2P2) de cada una de las
partes (P1, P2) presentan, según un plano de corte vertical, una
sección longitudinal paralelepipédica, especialmente,
rectangular.
6. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el primer colector (16) y el segundo
colector (18) constituyen, respectivamente, una caja de aire de
entrada y una caja de aire de salida del flujo de aire interior (Fi)
que hay que enfriar.
7. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el fluido de enfriamiento del flujo
interior de aire (Fi) está constituido por un flujo exterior de aire
(Fe), tal como un flujo de aire resultante de la presión dinámica
del aire provocado por el desplazamiento del vehículo y/o por un
grupo moto-ventilador.
8. Intercambiador térmico (14) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque presenta transversalmente una forma
general oblonga de manera que permite, especialmente, su
implantación encima o debajo del radiador (22) de enfriamiento del
motor (12).
9. Intercambiador térmico de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque es, globalmente, de
forma paralelepipédica/rectangular.
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