ES2297757T3 - Intercambiador termico de haz tubular, especialmente para un motor de combustion interna sobrealimentado. - Google Patents

Intercambiador termico de haz tubular, especialmente para un motor de combustion interna sobrealimentado. Download PDF

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ES2297757T3 ES05791964T ES05791964T ES2297757T3 ES 2297757 T3 ES2297757 T3 ES 2297757T3 ES 05791964 T ES05791964 T ES 05791964T ES 05791964 T ES05791964 T ES 05791964T ES 2297757 T3 ES2297757 T3 ES 2297757T3
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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.
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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.
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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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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7726285B1 (en) * 2005-04-01 2010-06-01 Hansen Craig N Diesel engine and supercharger
JP5133531B2 (ja) * 2006-07-25 2013-01-30 富士通株式会社 液冷ユニット用熱交換器および液冷ユニット並びに電子機器
DE102006048667A1 (de) * 2006-10-14 2008-04-17 Modine Manufacturing Co., Racine Wärmeübertrageranordnung und Verfahren zur Wärmeübertragung
NL1032801C2 (nl) * 2006-11-02 2008-05-06 Johannes Dirk Mooij Systeem voor het koppelen van twee naast elkaar geplaatste warmtewisselaars en daarbij toe te passen koppeleenheid.
US8539769B2 (en) * 2009-10-14 2013-09-24 Craig N. Hansen Internal combustion engine and supercharger
US8813492B2 (en) * 2009-10-14 2014-08-26 Hansen Engine Corporation Internal combustion engine and supercharger
US9016245B2 (en) * 2012-12-31 2015-04-28 Caterpillar Inc. Engine fluid cooling assembly
US8881711B1 (en) 2013-09-03 2014-11-11 Frank Raymond Jasper Fuel system and components
JP6417901B2 (ja) * 2014-11-28 2018-11-07 三菱自動車工業株式会社 インタークーラ
FR3082884B1 (fr) * 2018-06-26 2021-01-15 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de ventilation pour vehicule automobile
JP7459570B2 (ja) * 2020-03-05 2024-04-02 三菱マテリアル株式会社 熱交換器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1510807A (en) * 1920-10-08 1924-10-07 American Radiator Co Radiator
US2162148A (en) * 1938-08-31 1939-06-13 Wilson Engineering Corp Air compression system of variable radiation capacity
GB844660A (en) * 1958-04-03 1960-08-17 Ferguson Superheaters Ltd Improvements in and relating to heat exchangers
US4287945A (en) * 1979-07-03 1981-09-08 The A.P.V. Company Limited Plate heat exchanger
JPS6189926A (ja) * 1984-10-11 1986-05-08 Toyota Motor Corp 空冷式インタ−ク−ラ構造
JPH01174526U (es) * 1988-05-31 1989-12-12
JPH02119935U (es) * 1989-03-14 1990-09-27
DE4313567C1 (de) * 1993-04-26 1994-09-01 Daimler Benz Ag Wärmetauscher für die unabhängige Beheizung der Fahrer- und Beifahrerseite eines Fahrgastraumes von Personenkraftwagen
US5303770A (en) * 1993-06-04 1994-04-19 Dierbeck Robert F Modular heat exchanger
JPH116693A (ja) * 1997-04-23 1999-01-12 Denso Corp 車両空調用熱交換器
FR2780152B1 (fr) * 1998-06-23 2001-03-30 Valeo Climatisation Echangeur de chaleur pour vehicule automobile, et son procede de fabrication
DE29909871U1 (de) * 1999-06-02 2000-10-12 Autokuehler Gmbh & Co Kg Wärmeaustauscher, insbesondere Ölkühler
US6234243B1 (en) * 1999-12-14 2001-05-22 Visteon Global Technologies, Inc. Heat exchanger assembly with magnesium barrier
US6736134B2 (en) * 2001-09-05 2004-05-18 The Boeing Company Thin wall header for use in molten salt solar absorption panels
JP2003097277A (ja) * 2001-09-27 2003-04-03 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気装置
US7073571B2 (en) * 2004-09-23 2006-07-11 Visteon Global Technologies, Inc. Integrated condenser oil cooler with a receiver/dryer

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EP1779054A1 (fr) 2007-05-02
FR2873798B1 (fr) 2006-09-29
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