ES2333861T3 - HEAT EXCHANGER WITH MANIFOLD AND SIMPLIFIED MANUFACTURING MANIFOLD, IN SPECIAL FOR AUTOMOBILE VEHICLE. - Google Patents
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Abstract
Description
Intercambiador de calor con colector y caja colectora de fabricación simplificada, en especial para vehículo automóvil.Heat exchanger with manifold and box Simplified manufacturing manifold, especially for vehicles car.
La invención se refiere al sector de los intercambiadores de calor, en particular para los vehículos automóviles.The invention relates to the sector of heat exchangers, in particular for vehicles cars
Se refiere más concretamente a un intercambiador de calor que comprende un haz de tubos, al menos un colector en el cual desembocan los tubos del haz, así como una caja colectora dispuesta sobre el colector.It refers more specifically to an exchanger of heat comprising a bundle of tubes, at least one collector in the which end the beam tubes, as well as a collecting box arranged on the collector.
Un tal intercambiador de calor puede constituir, por ejemplo, un radiador de refrigeración del motor del vehículo, un radiador de calefacción de la cabina, o incluso un evaporador o un condensador de un circuito de climatización.Such a heat exchanger may constitute, for example, a vehicle engine cooling radiator, a cabin heating radiator, or even an evaporator or a condenser of an air conditioning circuit.
En un intercambiador de calor de este tipo, el haz de tubos está habitualmente montado entre dos cajas colectoras mediante sus colectores respectivos, y es apto para ser recorrido por un fluido. En el caso de un radiador de refrigeración del motor o de un radiador de calefacción de la cabina, este fluido es el líquido que sirve para la refrigeración del motor. En el caso de un evaporador o de un condensador de climatización, este fluido es un fluido refrigerante.In such a heat exchanger, the tube bundle is usually mounted between two collector boxes through their respective collectors, and is suitable for travel by a fluid. In the case of an engine cooling radiator or from a cabin heating radiator, this fluid is the liquid used to cool the engine. In the case of a evaporator or an air conditioning condenser, this fluid is a coolant
En los intercambiadores de calor conocidos, el colector está hecho habitualmente en la forma de una placa que está provista de orificios para recibir los extremos de los tubos del haz. Estos orificios están generalmente bordeados por un collarín para facilitar un montaje estanco entre el colector y los tubos del haz. Este montaje puede realizarse ya sea por soldadura, o bien mediante una junta de estanqueidad.In known heat exchangers, the collector is usually made in the form of a plate that is provided with holes to receive the ends of the tubes of the make. These holes are generally bordered by a collar to facilitate a tight assembly between the manifold and the pipes of the make. This assembly can be done either by welding, or by a gasket.
Por su lado, la caja colectora dispuesta sobre el colector está configurada para cooperar de manera estanca con este. La caja colectora puede realizarse en la forma de una pieza metálica conectada por soldadura al colector.On the other hand, the collection box arranged on the collector is configured to cooperate tightly with East. The collection box can be made in the form of a piece metal connected by welding to the collector.
También es conocido utilizar cajas colectoras de materia plástica insertadas sobre el colector, mediante medios de unión, en particular unas garras, de los que está provisto este último.It is also known to use collector boxes of plastic material inserted on the collector, by means of union, in particular claws, of which this is provided latest.
En todos los casos, el colector y la caja colectora constituyen unas piezas específicas muy diferentes que están concebidas para cooperar entre sí.In all cases, the collector and the box collector constitute a very different specific pieces that They are designed to cooperate with each other.
Del documento JP-A-03099736 se conoce un conjunto de colector/caja colectora, el colector y la caja colectora constituidos por dos semi-cáscaras en forma de dos semi-tuberías simétricas. El colector está provisto de un agujero alargado para recibir a un extremo de un tubo.Of the document JP-A-03099736 a set is known of collector / collector box, collector and collector box consisting of two semi-shells in the form of two symmetric semi-pipes. The collector is provided of an elongated hole to receive one end of a tube.
La invención se propone simplificar la realización de un conjunto de colector/caja colectora y mejorar la pérdida de carga del fluido que circula por el interior del conjunto de colector/caja colectora y de los tubos.The invention aims to simplify the realization of a manifold / collector box assembly and improve the loss of fluid load circulating inside the assembly of collector / collector box and tubes.
A tal efecto, la invención comprende las características según la reivindicación 1.To this end, the invention comprises the characteristics according to claim 1.
De este modo se puede realizar el colector y la caja colectora a partir de piezas idénticas, a saber dos semi-cáscaras, destinadas a ser unidas entre sí.In this way you can make the collector and the collecting box from identical pieces, namely two semi-shells, intended to be joined together.
Ello no excluye que se deban llevar a cabo operaciones específicas para realizar una de las semi-cáscaras, por ejemplo aquella destinada a formar el colector.This does not exclude that they should be carried out. specific operations to perform one of the semi-shells, for example the one destined to form the collector
Efectivamente, será necesario disponer orificios en la semi-cáscara que forma colector para la recepción de los tubos del haz.Indeed, it will be necessary to arrange holes in the semi-shell that forms collector for the reception of the beam tubes.
En todos los casos, la fabricación del colector y de la caja colectora se ve simplificada puesto que estos dos componentes utilizan la misma semi-cáscara en la base. De este modo, el colector y la caja colectora pueden obtenerse mediante herramientas comunes.In all cases, the manufacture of the collector and the collection box is simplified since these two components use the same semi-shell in the base. In this way, the collector and the collector box can be obtained through common tools.
Por otro lado, la presencia de una junta plana facilita y mejora la unión estanca entre las dos semi-cáscaras.On the other hand, the presence of a flat board facilitates and improves the tight connection between the two semi-shells
En una forma de realización preferida de la invención, las dos semi-cáscaras son metálicas, por ejemplo de aluminio, y sus juntas planas respectivas están ensambladas por soldadura.In a preferred embodiment of the invention, the two semi-shells are metallic, by aluminum example, and their respective flat joints are assembled by welding.
Según un primer modo de realización, las juntas planas respectivas están formadas hacía el exterior de las semi-cáscaras.According to a first embodiment, the joints respective planes are formed outside the semi-shells
De este modo, las juntas planas así formadas hacía el exterior se mantienen ventajosamente mediante al menos una garra.In this way, the flat joints thus formed abroad they are advantageously maintained by at least one claw.
Según un segundo modo de realización, las juntas planas respectivas están formadas hacía el interior de las semi-cáscaras.According to a second embodiment, the joints respective planes are formed inside the semi-shells
Esto permite, en especial, disminuir la ocupación de espacio de la caja colectora. Además, una de las juntas planas así formadas hacía el interior forma ventajosamente un tope con respecto a los tubos del haz.This allows, in particular, to reduce the space occupation of the collection box. In addition, one of the boards flat so formed towards the inside advantageously forms a stop with respect to the beam tubes.
Las juntas planas pueden tener unas huellas respectivas de formas conjugadas destinadas a encajarse mutuamente por cooperación de forma para asegurar un soporte en posición de las dos semi-cáscaras.Flat joints may have some footprints respective conjugate forms intended to fit each other by cooperation in order to ensure support in position of the two semi-shells.
Una caja colectora de intercambio de calor comprende una o varias tuberías que sirven para la entrada o la salida de un fluido caloportador.A heat exchange collection box It comprises one or several pipes that serve to the entrance or the outflow of a heat transfer fluid.
Según la invención, las dos semi-cáscaras están formadas con unas semi-tuberías generalmente simétricas con respecto al plano de unión, para formar una tubería completa (también llamada "travesaño"), cuando las dos semi-cáscaras se ensamblan entre sí.According to the invention, the two semi-shells are formed with some semi-pipes generally symmetrical with respect to the joint plane, to form a complete pipe (also called "crossbar"), when the two semi-shells are join together.
Preferentemente, las semi-cáscaras están hechas cada una por conformado de una chapa metálica. Por el término "conformado", se entiende designar al menos una operación mecánica clásica, tal como por ejemplo un embutido, un plegado, un apisonamiento, etc.Preferably, the semi-shells are each made by shaped of a sheet metal. By the term "conformed", it means to designate at least one classic mechanical operation, such as for example a sausage, a folding, a tamping, etc.
De este modo, cuando las dos semi-cáscaras están constituidas cada una por una semi-tubería, las semi-tuberías también se realizan durante el conformado de las dos semi-cáscaras.Thus, when both semi-shells are each constituted by a semi-pipe, semi-pipe they are also performed during the forming of the two semi-shells
La presencia de juntas planas permite formar diferentes disposiciones.The presence of flat joints allows to form Different provisions
De este modo, se puede prever que al menos una de las juntas planas se prolongue hacía el exterior mediante una lengüeta que sirve, por ejemplo, para el posicionamiento y/o la fijación del intercambiador de calor.Thus, it can be expected that at least one of the flat joints extend to the outside through a tab that serves, for example, for positioning and / or the heat exchanger fixing.
En una aplicación preferente de la invención, el intercambiador de calor comprende también unas intercalaciones onduladas colocadas entre los tubos, estando el conjunto formado por soldadura.In a preferred application of the invention, the heat exchanger also includes some collations corrugated placed between the tubes, the assembly being formed by welding.
En la descripción que sigue, hecha a título de ejemplo, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:In the description that follows, made by way of For example, reference is made to the accompanying drawings, in which:
- la figura 1 es una vista parcial de lado de un intercambiador de calor según la invención;- Figure 1 is a partial side view of a heat exchanger according to the invention;
- la figura 2 es una vista en sección transversal según la línea II-II de la figura 1;- Figure 2 is a sectional view cross section according to line II-II of figure 1;
- la figura 3 es una vista en perspectiva de un conjunto de colector-caja colectora según la invención, en otra forma de realización;- Figure 3 is a perspective view of a manifold-manifold assembly according to invention, in another embodiment;
- la figura 4 es una vista parcial en perspectiva de un intercambiador de calor según la invención, en el cual el colector y la caja colectora están ambos formados cada uno con una semi-tubería;- Figure 4 is a partial view in perspective of a heat exchanger according to the invention, in the which the collector and the collector box are both formed each with a semi-pipe;
- la figura 5 es una vista en sección análoga a la de la figura 2 en otra forma de realización; y- Figure 5 is a sectional view analogous to that of figure 2 in another embodiment; Y
- la figura 6 es una vista parcial en sección de dos juntas planas provistas de medios de mantenimiento.- Figure 6 is a partial sectional view of two flat joints provided with maintenance means.
Se hace referencia en primer lugar conjuntamente a las figuras 1 y 2 que muestran parcialmente un intercambiador de calor 10 según la invención que comprende un haz 12 formado por tubos planos 14, paralelos entre sí, y entre los cuales están dispuestas unas intercalaciones onduladas 16.Reference is first made jointly to figures 1 and 2 partially showing an exchanger of heat 10 according to the invention comprising a beam 12 formed by flat tubes 14, parallel to each other, and between which are arranged wavy interleaves 16.
En al menos uno de los extremos del haz 12, los tubos 14 son recibidos en un colector 18, el cual está coronado por una caja colectora 20 para constituir un volumen que se comunica con los tubos 14 del haz. El conjunto puede así ser recorrido por un fluido caloportador que intercambia calor con un flujo de aire que barre el haz.At at least one of the ends of beam 12, the tubes 14 are received in a manifold 18, which is crowned by a collecting box 20 to constitute a volume that communicates with the beam tubes 14. The set can thus be traversed by a heat transfer fluid that exchanges heat with an air flow that sweep the beam.
En su otro extremo, los tubos 14 del haz son ventajosamente recibidos en un colector idéntico o similar (no representado), también coronado por una caja colectora (no representada).At its other end, the beam tubes 14 are advantageously received in an identical or similar collector (not represented), also topped by a collection box (not represented).
Tal como se ve en la figura 2, el colector 18 y la caja colectora 20 están constituidos por dos semi-cáscaras generalmente simétricas, ensambladas de parte y otra de un plano de unión P. En el ejemplo de realización representado, estas dos semi-cáscaras son idénticas y presentan unas juntas planas respectivas 22 y 24 formadas en la periferia de las cáscaras y hacía el exterior.As seen in Figure 2, manifold 18 and the collector box 20 consists of two semi-shells generally symmetrical, assembled of part and another of a connection plane P. In the embodiment example represented, these two semi-shells are identical and have respective flat joints 22 and 24 formed in the periphery of the shells and towards the outside.
Las dos semi-cáscaras 18 y 20 están realizadas ventajosamente por conformado y en particular por embutido de una chapa metálica, preferentemente de aluminio o de aleación a base de aluminio. Estas dos semi-cáscaras están formadas a partir de los mismos elementos de base y con las mismas herramientas. La única diferencia reside aquí en el hecho de que la semi-cáscara que forma el colector 18 debe ser además mecanizada para formar unos orificios alargados 26 (Figura 2) aptos para recibir cada uno a un extremo de un tubo 14. Estos orificios están ventajosamente formados por troquelado en prensa. Están ventajosamente rodeados cada uno por un collarín que mejora la unión entre el tubo y el colector.The two semi-shells 18 and 20 are advantageously made by forming and in particular by inlay of a sheet metal, preferably of aluminum or aluminum based alloy. These two semi-shells they are formed from the same basic elements and with the Same tools The only difference lies here in the fact that the semi-shell that forms the collector 18 must also be machined to form elongated holes 26 (Figure 2) fit to receive each one at one end of a tube 14. These holes are advantageously formed by punching in press. They are each advantageously surrounded by a collar that improves the connection between the tube and the manifold.
En el ejemplo de realización representado, todos los demás componentes del intercambiador de calor están hechos de metal, preferentemente del mismo metal o aleación metálica que el colector y la caja colectora. El conjunto se ensambla por soldadura, ventajosamente por paso en el horno, en el transcurso de una misma operación.In the embodiment shown, all The other components of the heat exchanger are made of metal, preferably of the same metal or metal alloy as the collector and collector box. The assembly is assembled by welding, advantageously per step in the oven, during the same operation.
De este modo, el ensamblado del colector y de la caja colectora está hecho en un mismo plano de unión con un adosado plano contra plano mediante unas juntas planas 22 y 24.In this way, the assembly of the collector and the collector box is made in the same connection plane with a townhouse plane against plane by means of flat joints 22 and 24.
Esta concepción permite tener embutidos poco profundos, lo cual constituye un ahorro de materia. Además, una determinada parte del embutido puede ser común a las dos semi-cáscaras, lo cual permite reducir los tiempos de fabricación.This conception allows to have little sausages deep, which constitutes a saving of matter. In addition, a certain part of the sausage can be common to both semi-shells, which allows to reduce the times of manufacturing.
Por otro lado, el adosado plano contra plano permite obtener una buena soldadura. Finalmente, la presencia de unas juntas planas 22 y 24, que se extienden en la periferia y por el exterior del conjunto de colector/caja colectora, forma un elemento que sobresale. Este elemento que sobresale puede servir, por ejemplo, para el calado del intercambiador de calor en una caja. Esto presenta un interés en especial cuando el intercambiador de calor debe ser introducido y montado en una caja de un aparato de calefacción y/o de climatización de vehículo automóvil.On the other hand, the flat against flat townhouse It allows to obtain a good welding. Finally, the presence of flat joints 22 and 24, which extend at the periphery and by the outside of the manifold / collector box assembly, forms a protruding element. This protruding element can serve, for example, for the heat exchanger draft in a box. This presents a particular interest when the heat exchanger heat must be introduced and mounted in a box of a device heating and / or air conditioning of a motor vehicle.
Se hace referencia ahora a la figura 3 que muestra un conjunto de colector/caja colectora análogo al de las figuras 1 y 2, pero en una variante de realización. La diferencia principal reside aquí en el hecho de que una de las juntas planas, a saber la junta plana 22, comprende dos lengüetas que sobresalen 28 y 30 que pueden servir, por ejemplo, para el calado del intercambiador de calor en una caja (no representada). Se distingue también en la figura 3 una garra 32 que sirve para el soporte de las dos juntas planas entre sí.Reference is now made to Figure 3 which shows a collector set / collector box analogous to the Figures 1 and 2, but in a variant embodiment. The difference principal resides here in the fact that one of the flat joints, to know the flat gasket 22, comprises two protruding tabs 28 and 30 which can be used, for example, for the heat exchanger draft of heat in a box (not shown). It is also distinguished in the Figure 3 a claw 32 that serves to support the two joints flat with each other.
En la forma de realización de la figura 4, que es similar a la de las figuras 1 y 2, las semi-cáscaras respectivas 18 y 20 están constituidas cada una por unas semi-tuberías 34 y 36 que tienen cada una una sección de forma sensiblemente semi-circular. Estas dos semi-tuberías son generalmente simétricas con respecto al plano de unión. De este modo, cuando las dos semi-cáscaras son ensambladas mutuamente, las semi-tuberías 34 y 36 forman conjuntamente una tubería completa 38, también llamada "travesaño".In the embodiment of Figure 4, which It is similar to that of Figures 1 and 2, the respective semi-shells 18 and 20 are constituted each by semi-pipes 34 and 36 that have each one section substantially semicircular. These two semi-pipes are generally symmetrical with regarding the plane of union. Thus, when both semi-shells are mutually assembled, the semi-pipes 34 and 36 together form a complete pipe 38, also called "crossbar".
Esta tubería sirve para la entrada o para la salida de un fluido caloportador que circula por el intercambiador de calor. Como se puede constatar en la figura 4, las juntas planas respectivas 22 y 24 de las dos semi-cáscaras se prosiguen al nivel de las semi-tuberías 34 y 36, mejorando así la unión estanca de estas dos semi-tuberías entre sí.This pipe is used for the entrance or for the output of a heat transfer fluid circulating through the exchanger of heat As can be seen in Figure 4, the flat joints respective 22 and 24 of the two semi-shells are continue at the level of semi-pipes 34 and 36, thus improving the tight connection of these two semi-pipes with each other.
Las dos semi-tuberías 34 y 36 están ventajosamente realizadas por conformado, en particular por embutido, al mismo tiempo que las dos semi-cáscaras, lo cual facilita en este caso también la fabricación. La interfaz con las tuberías puede realizarse mediante un elemento soldado que rodea a las dos semi-cáscaras.The two semi-pipes 34 and 36 are advantageously made by forming, in particular by sausage, at the same time as the two semi-shells, which also facilitates manufacturing in this case. the interface with the pipes it can be done by means of a welded element that surrounds the two semi-shells.
Esta forma de realización ofrece la ventaja de permitir una conexión de manera oblonga, incluso rectangular, con la caja de agua. Esto permite también una disminución de la altura de la caja colectora, lo cual se traduce en una disminución de la materia implicada y una reducción en la ocupación de espacio.This embodiment offers the advantage of allow an oblong connection, even rectangular, with the water box This also allows a decrease in the height of the collection box, which translates into a decrease in matter involved and a reduction in the occupation of space.
De ello resulta también la ventaja de conservar la sección de paso del líquido constante, sin generar aumento de la velocidad del líquido en su paso por la tubería o travesaño.This also results in the advantage of preserving the constant liquid passage section, without increasing the liquid velocity as it passes through the pipe or crossbar.
Esta concepción permite una conexión de una tubería ya sea lateralmente sobre la caja colectora, o bien en un extremo de esta última.This conception allows a connection of a pipe either laterally over the collection box, or in a end of the latter.
La forma de realización de la figura 5 difiere de la de la figura 2 por el hecho de que las juntas planas respectivas 22 y 24 están formadas hacía el interior de las semi-cáscaras, en lugar del exterior. En estas condiciones, el conformado de las semi-cáscaras no puede obtenerse solamente por embutido y necesita al menos una operación suplementaria para llevar las juntas planas hacía el interior.The embodiment of Figure 5 differs from the one in figure 2 due to the fact that the flat joints respective 22 and 24 are formed inside the semi-shells, instead of outside. In these conditions, the shaping of semi-shells does not can be obtained only by sausage and you need at least one supplementary operation to bring the flat joints to the inside.
El hecho de tener unas juntas planas dirigidas hacia el interior permite disminuir la ocupación de espacio de la caja colectora. Además, una de las juntas planas, aquí la junta 22 forma un tope con respecto a los tubos 14 del haz 12. Esto permite posicionar automáticamente los tubos en dirección axial con respecto a la caja colectora.The fact of having directed flat joints towards the interior it allows to reduce the space occupation of the collecting box Also, one of the flat boards, here the 22 board forms a stop with respect to the tubes 14 of the beam 12. This allows automatically position the tubes in axial direction with respect to the collection box.
El hecho de que las juntas planas 22 y 24 estén aquí giradas hacía el interior no impide la realización de elementos que sobresalen hacía el exterior, análogos a las lengüetas 28 y 30 descritas anteriormente. Efectivamente estos elementos pueden obtenerse fácilmente mediante operaciones mecánicas clásicas, por ejemplo mediante un doble plegado.The fact that flat joints 22 and 24 are turned inside it does not prevent the realization of elements protruding outward, analogous to tabs 28 and 30 described above. Indeed these elements can easily obtained by classical mechanical operations, by example by double folding.
En la forma de realización de la figura 6, las juntas planas 22 y 24 tienen unas huellas respectivas 40 y 42 de formas conjugadas destinadas a encajarse mutuamente por cooperación de forma para asegurar un soporte en posición de las dos semi-cáscaras. En el ejemplo representado, estas huellas se obtienen mediante un plegado en U de cada una de las juntas planas. Estas huellas pueden ser realizadas sobre la totalidad, o bien sobre porción de la periferia de las semi-cáscaras.In the embodiment of Figure 6, the flat joints 22 and 24 have respective tracks 40 and 42 of conjugate forms intended to fit each other in cooperation in order to ensure a support in both positions semi-shells In the example shown, you are fingerprints are obtained by a U-fold of each of the flat joints These traces can be made on the totality, or on a portion of the periphery of the semi-shells
La disposición de tales huellas se aplica tanto a las juntas planas dirigidas hacia el exterior (Figura 2) como a las juntas planas dirigidas hacia el interior (Figura 5).The provision of such footprints applies both to the outward-facing flat joints (Figure 2) as a the flat joints directed inwards (Figure 5).
La invención halla una aplicación particular en los intercambiadores de calor de vehículos automóviles. Un tal intercambiador de calor puede constituir, por ejemplo, un radiador de refrigeración del motor del vehículo, un radiador de calefacción de la cabina, o incluso un evaporador o un condensador de un circuito de climatización.The invention finds a particular application in Heat exchangers of motor vehicles. A heat exchanger may constitute, for example, a radiator Vehicle engine cooling, a heating radiator of the cabin, or even an evaporator or a condenser of a air conditioning circuit
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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.This list of references cited by the applicant is intended solely to help the reader and not It is part of the European patent document. Although he has put on maximum care in its realization, errors cannot be excluded or omissions and the EPO declines any responsibility in this respect.
\bullet JP 03099736 A [0009]JP 03099736 A [0009]
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