ES2309381T3 - Intercambiadores de calor, en especial para los vehiculos. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor del tipo que comprende un colector (18) en el cual son recibidos los extremos de al menos una hilera de tubos (12, 14 ; 70), así como una caja colectora (20) que corona el colector y que presenta una barrera longitudinal (40) uno de cuyos bordes libres (42) está en contacto con el colector para delimitar un primer compartimento (50) y un segundo compartimento (52) en los cuales desembocan respectivamente al menos una parte de los tubos (12, 14 ; 70), caracterizado por el hecho de que el colector (18) comprende al menos una deformación (56) para formar al menos un paso de comunicación (56) entre el primer compartimento (50) y el segundo compartimento (52).
Description
Intercambiadores de calor, en especial para los
vehículos.
La invención se refiere a los intercambiadores
de calor, en especial para los vehículos automóviles.
Se refiere más especialmente a un intercambiador
de calor del tipo que comprende un colector en el cual son
recibidos los extremos de al menos una hilera de tubos, así como una
caja colectora que corona el colector y que presenta una barrera
longitudinal, uno de cuyos bordes libres está en contacto con el
colector para delimitar un primer compartimento y un segundo
compartimento en los cuales desembocan respectivamente al menos una
parte de los tubos.
Un tal intercambiador de calor es conocido por
la publicación US 5 327 959A.
En un intercambiador de calor de este tipo, la o
las hilera(s) de tubos forma(n) conjuntamente un haz
de tubos al cual están habitualmente asociadas unas superficies de
intercambio de calor, tales como por ejemplo unos separadores de
forma ondulada.
En la mayoría de los casos, el intercambiador de
calor comprende un primer conjunto colector/caja colectora en un
primer extremo del haz de tubos y un segundo conjunto colector/caja
colectora en un segundo extremo del haz de tubos.
Un tal intercambiador de calor puede comprender,
por ejemplo, una primera hilera de tubos y una segunda hilera de
tubos que desembocan respectivamente en el primer compartimento y el
segundo compartimento.
El fluido que recorre los tubos del haz circula
habitualmente en varias pasadas por la primera hilera de tubos,
generalmente con circulaciones a contra-corriente,
para alcanzar a continuación la segunda hilera de tubos donde
también circula habitualmente en varias pasadas y a
contra-corriente.
Es por lo tanto necesario poder hacer pasar el
fluido de un compartimento longitudinal a un compartimento
longitudinal adyacente y pasar así de una capa a otra.
Como variante, el intercambiador de calor puede
comprender una única hilera de tubos que delimitan cada uno una
pluralidad de canales de circulación de fluido. En este caso, una
primera parte y una segunda parte de los canales de cada tubo
pueden desembocar respectivamente en el primer compartimento y en el
segundo compartimento.
En este caso, también se plantea el problema del
paso del fluido de un compartimento longitudinal a otro
compartimento longitudinal.
En los intercambiadores conocidos, este paso se
realiza habitualmente a través de una o varias aberturas dispuestas
en la barrera longitudinal, tal como enseña por ejemplo la
publicación US 2002/0066553.
Así, el paso de un compartimento longitudinal a
otro compartimento longitudinal que corresponde a la función
"cambio de capa" se realiza a través de la barrera longitudinal
gracias a unas aberturas dispuestas a través de esta. Se
comprenderá que el término "capa" puede designar tanto a una
hilera de tubos (habitualmente en un intercambiador de calor con
varias hileras de tubos) como a una parte de los canales de los
tubos de una hilera (habitualmente en el caso de un intercambiador
de calor con una única hilera de tubos).
Esta solución conocida precisa por lo tanto de
una operación suplementaria para la realización de la o las
aberturas consideradas.
La invención tiene en especial como objetivo
superar este inconveniente.
Tiene como objetivo proponer otra solución,
mucho más simple, para permitir el paso del fluido de un
compartimento longitudinal a otro, sin necesitar atravesar la
barrera longitudinal.
Según la invención, esta solución se aplica a
diferentes tipos de intercambiadores de calor, ya se trate de
intercambiadores con una única hilera de tubos, con dos hileras de
tubos, o con más de dos hileras de tubos.
La invención propone a tal efecto un
intercambiador de calor del tipo antes definido, en el cual el
colector comprende al menos una deformación para formar al menos un
paso de comunicación entre el primer compartimento y el segundo
compartimento.
La deformación del colector puede presentar
diferentes formas. Sin embargo, preferentemente, está constituida
por al menos una región ahuecada que está alejada del borde libre de
la barrera longitudinal.
Gracias a esta característica, es posible
utilizar una barrera longitudinal maciza, lo cual evita prever
herramientas especiales para perforar dicha barrera.
Así, gracias a una disposición particular del
colector, se forma un paso de comunicación que se extiende entre
esta región ahuecada del colector y la barrera, lo cual permite al
fluido pasar bajo la barrera longitudinal, sin atravesarla.
Esta solución es especialmente ventajosa porque
permite realizar este paso de comunicación mediante una disposición
del colector que puede ser realizado de manera simple.
Ventajosamente, se prevé al menos un paso de
comunicación en una región de extremo de los compartimentos.
Según otra característica de la invención, un
paso de comunicación delimita al menos una sección de paso
calibrada.
Esta calibración permite minimizar las pérdidas
de carga del fluido que atraviesa esta sección. En el caso en que
el paso de comunicación se realiza por varias aberturas, el
calibrado de estas también permite controlar el caudal que
atraviesa cada abertura. Ello permite equilibrar los caudales que
atraviesan los diferentes tubos del intercambiador.
En una primera forma general de realización de
la invención, el colector y la caja colectora están formados por
dos piezas separadas.
En este caso, el colector está preferentemente
realizado bajo la forma de una placa metálica en la cual la región
ahuecada está formada por embutido.
Es ventajoso, en este caso, que la caja
colectora tenga una forma de sección constante que incorpora la
barrera longitudinal. Esta forma puede obtenerse por extrusión o
embutido de un material, preferentemente metálico, o por moldeado
de un material, preferentemente de un material plástico.
En una segunda forma general de realización de
la invención, el colector y la caja colectora están formados por
una única pieza. En este caso, es ventajoso que el colector y la
caja colectora estén formados a partir de una chapa metálica que
tiene una parte central que forma el colector, así como su región
ahuecada, y dos partes marginales plegadas en dirección de la parte
central para contribuir a delimitar los compartimentos y a formar
conjuntamente la barrera longitudinal.
En esta segunda forma de realización de la
invención, la región ahuecada del colector está ventajosamente
formada por embutido de la parte central de la chapa metálica.
La invención puede aplicarse, por ejemplo, a un
intercambiador de calor que comprende una primera hilera de tubos y
una segunda hilera de tubos que desembocan respectivamente en el
primer compartimento y en el segundo compartimento.
También puede aplicarse, por ejemplo, a un
intercambiador de calor que comprende una única hilera de tubos que
delimitan cada uno una pluralidad de canales de circulación de
fluido, desembocando una primera parte y una segunda parte de los
canales de cada tubo respectivamente en el primer compartimento y en
el segundo compartimento.
La invención se aplica en particular a un
intercambiador de calor en el cual los tubos son unos tubos planos,
comprendiendo el intercambiador además unos separadores ondulados en
contacto con los tubos.
El intercambiador de calor de la invención está
ventajosamente realizado bajo la forma de un evaporador para un
circuito de climatización de vehículo automóvil. Obviamente, esta
aplicacion no es limitativa, y el intercambiador de calor puede ser
también utilizado para constituir un condensador de climatización o
incluso un radiador para la refrigeración de un motor de vehículo
automóvil, o incluso un radiador de calefacción de una cabina de
vehículo automóvil.
En la descripción siguiente, ofrecida solamente
a título de ejemplo, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en
los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva y
parcialmente en despiece de un intercambiador de calor con dos
hileras de tubos según la invención ;
- la figura 2 es un detalle a mayor escala de la
figura 1;
- la figura 3 es una vista en sección
transversal de un conjunto colector/caja colectora según otra forma
de realización de la invención ;
- la figura 4 es una vista parcial en
perspectiva en despiece de un intercambiador de calor con una única
hilera de tubos según la invención ; y
- la figura 5 es una vista de extremo, a mayor
escala, del intercambiador de calor de la figura 4.
El intercambiador de calor representado en la
figura 1 comprende un haz 10 formado por una primera hilera de
tubos 12 que constituye una primera capa (aquí dirigida hacia
delante) y una segunda hilera de tubos 14 que constituye una
segunda capa (aquí dirigida hacia atrás). Estos tubos planos están
dispuestos paralelamente entre sí, estando cada tubo de una primera
hilera alineado con un tubo correspondiente de la segunda hilera.
Unos separadores ondulados 16 que forman superficies de intercambio
de calor están en contacto mecánico y térmico con los tubos
respectivos de las dos hileras. En el ejemplo, los tubos 12 y 14 se
obtienen por extrusión de un material metálico, ventajosamente a
base de aluminio, y comprenden cada uno una pluralidad de canales
interiores, que se aprecian mejor en el detalle de la figura 2, para
la circulación de un fluido. Este intercambiador puede en especial
estar realizado bajo la forma de un evaporador para un circuito de
climatización, siendo entonces el fluido que recorre los tubos un
fluido refrigerante.
Los extremos de los tubos 12 y 14 son recibidos
por un lado en un colector 18 (aquí en la parte superior) coronado
por una caja colectora 20 y por otro lado en un colector 22 (aquí en
la parte inferior) coronado por una caja colectora 24. El colector
18 es una placa metálica de forma general rectangular que comprende
un fondo generalmente plano 26 que está plegado en sus dos extremos
para formar dos pestañas alzadas 28 y 30.
El fondo 26 del colector 18 está perforado con
aberturas de forma adecuada que reciben respectivamente los
extremos de unos tubos 12 y 14. El fondo 26 del colector sobrepasa
del haz 10 (por el lado izquierdo en la figura 1) para formar una
prolongación en la cual están dispuestos un orificio de entrada 32 y
un orificio de salida 34 para el fluido que circula por el
intercambiador. Estos dos orificios 32 y 34 están distanciados en
la dirección transversal, estando el orifico 32 situado del lado de
la hilera de tubos 12 y el orificio 34 del lado de la hilera de
tubos 14.
La caja colectora 20, que forma una tapa, está
constituida aquí por un perfil extruído, ventajosamente de material
metálico, por ejemplo a base de aluminio. Este perfil está
conformado y presenta una sección constante que tiene la forma de
una doble U constituida por una primera pared en U 36 situada del
lado de los tubos 12 y por una segunda pared en U 38 situada del
lado de los tubos 14. La unión entre las dos paredes forma una
barrera 40 que tiene un borde libre 42 adecuado para formar un
contacto estanco con el fondo 26 del colector en una región
comprendida entre la hilera de tubos 12 y la hilera de tubos 14. La
zona de contacto se designa con la referencia 44.
Cuando la caja colectora 20 está ensamblada con
el colector 18, el conjunto delimita dos cámaras longitudinales de
parte y otra de la barrera 40, una primera cámara que se comunica
con los tubos 12 y una segunda cámara que se comunica con los tubos
14. Estas dos cámaras longitudinales están ellas mismas divididas,
en la dirección de la longitud, por una barrera transversal 46. De
esta manera, las dos cámaras longitudinales se dividen en cuatro
compartimentos: un compartimento 48 en el cual desemboca una parte
P1 de los tubos 12 (constituida aquí por quince tubos), un
compartimento 50 en el cual desemboca una segunda parte P2 de los
tubos 12 (aquí compuesta por quince tubos 12). De manera
correspondiente, la pared 38 delimita, conjuntamente con la barrera
transversal 46, un compartimento 52 en el cual desemboca una parte
de los tubos 14 (aquí en número de quince) y un compartimento 54 en
el cual desemboca otra parte de los tubos 14 (aquí en número de
quince).
La caja colectora 24 que corona el colector 22
es análoga a la caja colectora 20, lo cual permite utilizar el
mismo tipo de perfil. Esta caja colectora delimita así dos cámaras
longitudinales que, contrariamente a la caja colectora superior 20,
no están divididas por una barrera transversal.
En el intercambiador de la figura 1, el fluido
penetra en el compartimento 48 por el orificio de entrada 32,
circula por los tubos 12 de la parte P1 para alcanzar una primera
cámara longitudinal de la caja colectora 24 y llegar a los tubos 12
de la parte P2. Desde aquí, el fluido alcanza el compartimento 50. A
continuación alcanza el compartimento 52 en la dirección
transversal, mediante unas disposiciones particulares que se
describirán más adelante. El fluido circula por una parte de los
tubos 14 para alcanzar la segunda cámara longitudinal de la caja
colectora 24 y para circular a continuación por otra parte de los
tubos 14 para alcanzar el compartimento 54. Finalmente, el fluido
sale del intercambiador por el orificio de salida 34.
Tal como ya se ha indicado, para permitir la
comunicación entre el compartimento 50 y el compartimento 52, se
preveían antes unas perforaciones, es decir unas aberturas en la
barrera 40.
La invención permite evitar esta solución
gracias a una disposición particular del fondo 26 del colector. Tal
como se aprecia mejor en el detalle de la figura 2, el fondo 26 del
colector comprende una región deformada, aquí un hueco 56 que tiene
la forma de una cubeta de contorno sensiblemente rectangular y que
está situada del lado de la pestaña alzada 30. En esta región
ahuecada desembocan, en el ejemplo, siete tubos 12 y siete tubos
14. De ello resulta que, en esta región, el borde libre 42 de la
barrera ya no está en contacto con el fondo 26 del colector, lo
cual delimita así un paso de comunicación 58 entre los
compartimentos 50 y 52 tal como se ilustra mediante las flechas F
en la figura 2. El paso de comunicación 58 ofrece una sección de
paso calibrada determinada entre otros por la distancia que separa
el borde libre 42 da la barrera 40 y la región ahuecada 56.
El intercambiador de las figuras 1 y 2 está
únicamente formado a partir de componentes metálicos que pueden ser
soldados en una única operación en un horno de soldadura adecuado.
Para ello, los componentes metálicos están recubiertos por un
enchapado por soldadura, tal como es bien conocido en la
técnica.
Como variante, la caja colectora 20 podría ser
embutida en el colector 18 por medios adecuados, por ejemplo
mediante patas que salen del colector y que vienen a apoyarse contra
unas pestañas de la caja colectora. Esta última podría, como
variante, hacerse de materia plástica.
También se puede concebir realizar el conjunto
colector 18/caja colectora 20 en una única pieza. Para ello, tal
como se muestra en la figura 3, se puede utilizar una chapa metálica
60 que tiene una parte central 62 destinada a formar el colector y
dos partes marginales 64 destinadas a ser replegadas en dirección de
la parte central. Estas dos partes marginales tienen unos bordes
libres respectivos 66 que se aplican contra la parte central 62
para formar conjuntamente una barrera central 40. La parte central
62 está deformada, preferentemente por embutido, para constituir la
región ahuecada 56 y así el paso de comunicación 58 que comunica
los dos compartimentos adyacentes.
Para realizar un conjunto colector/caja
colectora de esta manera, se parte de una chapa metálica plana de
forma general rectangular. Se empieza primero por formar en la parte
central las aberturas de paso de los tubos y luego se embute esta
parte central, sobre una parte de su longitud, para formar la región
ahuecada 56. En una etapa posterior, se repliegan las dos partes
marginales 64 en dirección de la parte central para delimitar los
compartimentos y formar conjuntamente la barrera longitudinal.
El intercambiador de calor representado en las
figuras 4 y 5 se parece al de las figuras 1 y 2 excepto por el
hecho de que comprende aquí una única hilera de tubos 70, aquí unos
tubos planos, entre los cuales están dispuestos unos separadores
ondulados 12.
Los tubos 70 se denominan "tubos
multi-canales" puesto que delimitan cada uno una
pluralidad de canales 72 de circulación de fluido que se extienden
paralelamente entre sí. Estos tubos se realizan por extrusión. Los
canales 72 de cada tubo 70 se reparten en dos partes N1 y N2 que, en
el ejemplo, comprenden el mismo número de canales. Estas dos partes
N1 y N2 están separadas por un intervalo 74, que se sitúa
sensiblemente en medio del tubo, y que está desprovisto de
canales.
El colector 18 recibe aquí una caja colectora 20
análoga a la de las figuras 1 y 2. Cuando esta última se aplica
contra el colector, el borde libre 42 de la barrera se apoya sobre
los intervalos respectivos 74 de los tubos 70 que desembocan en la
región ahuecada 56. De esta manera, las primeras partes N1 de los
tubos 70 y las segundas partes N2 de los tubos 70 constituyen
respectivamente dos capas que desembocan respectivamente en unos
compartimentos 50 y 52 análogos a los descritos anteriormente en
referencia a las figuras 1 y 2. El fluido puede así pasar de la
primera capa a la segundo capa o viceversa a través de la región
ahuecada 56.
Se comprenderá que la invención es susceptible
de numerosas variantes de realización. Cada conjunto colector/caja
colectora puede estar formado por dos partes o por una única parte
tal como se ha mencionado anteriormente. También es posible prever
que el intercambiador comprenda más de dos hileras de tubos y que
se prevean varios pasos de comunicación en un mismo conjunto
colector/caja colectora.
La invención tiene una aplicación particular en
los intercambiadores de calor para vehículos automóviles. Como
ejemplo, una de las aplicaciones preferentes es la de un evaporador
para un circuito de climatización. Sin embargo, se pueden realizar
otros intercambiadores según esta técnica.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
- \bullet US 5327959 A [0003]
- \bullet US 20020066553 A [0011]
Claims (18)
1. Intercambiador de calor del tipo que
comprende un colector (18) en el cual son recibidos los extremos de
al menos una hilera de tubos (12, 14 ; 70), así como una caja
colectora (20) que corona el colector y que presenta una barrera
longitudinal (40) uno de cuyos bordes libres (42) está en contacto
con el colector para delimitar un primer compartimento (50) y un
segundo compartimento (52) en los cuales desembocan respectivamente
al menos una parte de los tubos (12, 14 ; 70), caracterizado
por el hecho de que el colector (18) comprende al menos una
deformación (56) para formar al menos un paso de comunicación (56)
entre el primer compartimento (50) y el segundo compartimento
(52).
2. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
barrera longitudinal (40) es maciza.
3. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que
la deformación (56) del colector (18) está constituida por al menos
una región ahuecada (56) que está alejada del borde libre (42) de
la barrera longitudinal (40).
4. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que
está previsto al menos un paso de comunicación (56) en una región
de extremo de los compartimentos (50, 52).
5. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que
un paso de comunicación (56) al menos delimita una sección de paso
calibrada (58).
6. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que
el colector (18) y la caja colectora (20) están formados por dos
piezas separadas.
7. Intercambiador de calor según la
reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el
colector (18) es una placa metálica en la cual la región ahuecada
(56) está formada por embutido.
8. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por el hecho de que
la caja colectora (20) es una forma de sección constante que
incorpora la barrera longitudinal (40).
9. Intercambiador de calor según la
reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la caja
colectora (20) está formada por extrusión de un material,
preferentemente metálico.
10. Intercambiador de calor según la
reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la caja
colectora (20) está formada por embutido de un material,
preferentemente metálico.
11. Intercambiador de calor según la
reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la caja
colectora (20) está formada por moldeado de un material,
preferentemente de un material plástico.
12. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de
que el colector (18) y la caja colectora (20) están formados en una
única pieza.
13. Intercambiador de calor según la
reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que el
colector (18) y la caja colectora (20) están formados a partir de
una chapa metálica (60) que tiene una parte central (62) que forma
el colector, y también su región ahuecada (56), y dos partes
marginales (64) replegadas en dirección de la parte central para
contribuir a delimitar los compartimentos (50, 52) y a formar
conjuntamente la barrera longitudinal (40).
14. Intercambiador de calor según la
reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que la
región ahuecada (56) del colector está formada por embutido de la
parte central (62) de la chapa metálica (60).
15. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por el hecho de
que comprende una primera hilera de tubos (12) y una segunda hilera
de tubos (14) que desembocan respectivamente en el primer
compartimento (50) y en el segundo compartimento (52).
16. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por el hecho de
que comprende una única hilera de tubos (70) que delimitan cada uno
una pluralidad de canales (72) de circulación de fluido, y por el
hecho de que una primera parte (N1) y una segunda parte (N2) de los
canales de cada tubo desembocan respectivamente en el primer
compartimento (50) y en el segundo compartimento (52).
17. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por el hecho de
que los tubos (12, 14 ; 70) son unos tubos planos y por el hecho de
que comprende además unos separadores ondulados (16) en contacto
con los tubos.
18. Intercambiador de calor según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por el hecho de
que constituye un evaporador para un circuito de climatización, en
especial de vehículo automóvil.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0214042 | 2002-11-08 | ||
| FR0214042A FR2847031B1 (fr) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | Echangeur de chaleur a passes multiples, en particulier pour vehicule automobile |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2309381T3 true ES2309381T3 (es) | 2008-12-16 |
Family
ID=32116496
Family Applications (1)
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