ES2620793T3 - Intercambiador de calor, en particular refrigerador del aire de sobrealimentación - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor que comprende un haz de intercambio de calor (10) que determina unos primeros canales de circulación (46) para la circulación de un gas a refrigerar y unos segundos canales de circulación (48) para la circulación de un líquido de refrigeración, que comprende además dos colectores (24, 26) ensamblados respectivamente por dos caras (52, 54) del haz, en las cuales desembocan los primeros canales de circulación, así como una cajera de entrada del gas (16) y una cajera de salida del gas (18) que presentan cada una una cara abierta delimitada por un reborde periférico (68,70) mantenido por engaste en uno de los citados colectores, estando constituido el haz (10) por un apilado de placas embutidas (28) dispuestas por pares de tal manera que los primeros canales (46) están delimitados cada uno entre dos pares de placas y que los segundos canales (48) están delimitados cada uno entre las placas de un mismo par, presentando cada una de las placas embutidas (28) del haz una forma general rectangular y comprendiendo una pared de fondo (30) sensiblemente plana limitada por un reborde periférico (32) y dos protuberancias en el extremo (34, 36) dotadas de unas aberturas (38, 40) para el paso del líquido de refrigeración de un segundo canal a otro segundo canal, estando practicado el reborde periférico (32) de cada una de las placas embutidas (28) para definir unas grapas (45) que sirven para el mantenimiento provisional de dos placas de un mismo par con vistas a su unión por soldadura.
Description
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DESCRIPCION
Intercambiador de calor, en particular refrigerador del aire de sobrealimentacion
El invento se refiere al campo de los intercambiadores de calor, especialmente para vehmulos automoviles.
Se refiere mas particularmente a un intercambiador de calor que comprende un haz de intercambio de calor que determina unos primeros canales de circulacion para la circulacion de un gas a refrigerar y unos segundos canales para la circulacion de un lfquido de refrigeracion.
Tal intercambiador de calor puede estar realizado especialmente bajo la forma de un refrigerador del aire de sobrealimentacion de un motor termico de un vehmulo automovil, estando constituido el gas a refrigerar por el aire de sobrealimentacion del motor.
Ejemplos de intercambiadores de calor de este tipo son conocidos especialmente despues de las publicaciones de las patentes DE 199 02 504, JP 102 38 969, DE 199 27 607, DE 195 11 991, JP 111 93 998 y EP 0 992 756.
Sin embargo, todos estos intercambiadores conocidos no permiten una adaptacion facil sobre un vetnculo y/o parecen difmilmente industrializables en grandes series.
El invento tiene como objetivo especialmente superar estos inconvenientes.
Trata en particular de proporcionar un intercambiador de calor del tipo citado anteriormente que ofrezca una gran flexibilidad de utilizacion y susceptible de adaptarse a numerosas arquitecturas del motor y del vetnculo.
El invento trata incluso de proporcionar tal intercambiador de calor que se convierta de manera absolutamente particular como un refrigerador del aire de sobrealimentacion.
El invento propone a estos efectos un intercambiador de calor del tipo definido en la introduccion, el cual comprenda ademas dos colectores ensamblados respectivamente sobre dos caras del haz, en las cuales desembocan los primeros canales de circulacion, asf como una cajera de entrada del gas y una cajera de salida del gas que presentan cada una e ellas una cara abierta delimitada por un reborde periferico mantenido mediante engaste en un colector.
De esta manera, el intercambiador de calor del invento comprende un haz encuadrado, sobre dos caras abiertas de este ultimo por donde pasa el gas a refrigerar, por dos colectores que sirven respectivamente para la embuticion de una cajera de entrada del gas y de una cajera de salida del gas.
Resulta de ello que con un mismo haz de intercambio de calor, es posible realizar una multiplicidad de intercambiadores de calor cuyas cajeras de entrada y de salida del gas podran ser adaptadas cada vez en funcion de la aplicacion considerada.
En estas condiciones, el intercambiador de calor del invento puede ser adaptado cada vez a la arquitectura del motor y/o del vehnculo al cual este destinado.
En el intercambiador de calor del invento, el haz esta constituido por un apilado de placas embutidas y dispuestas por pares de tal manera que los primeros canales estan delimitados cada uno entre dos pares de placas y que los segundos canales estan delimitados cada uno entre las placas de un mismo par, presentando cada una de las placas embutidas una forma general rectangular y que comprende una pared de fondo sensiblemente plana limitada por un reborde periferico y dos protuberancias en el extremo dotados de unas aberturas para el paso del lfquido de refrigeracion de un segundo canal a otro segundo canal. Segun el invento, el reborde periferico de cada una de las placas embutidas esta practicado para definir unas grapas que sirvan para el mantenimiento provisional de dos placas de un mismo para con vistas a una union por soldadura.
Preferentemente, cada colector tiene la forma general de un cuadrado y comprende un borde periferico de forma general rectangular delimitando la abertura de paso del gas y presentando por un lado un reborde con collarm para la recepcion de una cara del haz y por otro lado un reborde de embuticion que rodea un cuello para la recepcion del reborde periferico de la cajera de entrada del gas o de la cajera de salida del gas.
El reborde con collarm esta conformado ventajosamente para permitir el acoplamiento del haz por compresion. En estas condiciones, no es necesario utilizar un util de mantenimiento para la soldadura.
Los dos colectores estan ensamblados respectivamente de manera ventajosa sobre dos caras opuestas del haz.
Preferentemente, cada colector comprende una parte enmascarada para impedir el paso del gas en una region del extremo del haz que esta desprovista de unos primeros canales.
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Segun el invento, el haz esta constituido por un apilado de placas embutidas y dispuestas por pares de tal manera que los primeros canales estan delimitados cada uno entre dos pares de placas y los segundos canales estan delimitados cada uno entre las placas de un mismo par.
Cada una de las placas embutidas presenta una forma general rectangular y comprende una pared de fondo sensiblemente plana limitada por un reborde periferico y por dos protuberancias en el extremo dotados de unas aberturas para el paso del Nquido de refrigeracion de un segundo canal a otro segundo canal.
La pared de fondo de cada una de las placas embutidas comprende preferentemente una nervadura para definir un segundo canal de circulacion con un recorrido en U.
Segun el invento, el reborde periferico de cada una de las placas embutidas esta practicado para definir unas grapas que sirvan para el mantenimiento provisional de dos placas de un mismo par con vistas a su union por soldadura.
Una de las placas embutidas, dispuesta en el extremo del haz, lleva ventajosamente dos tubos para la entrada y la salida del Nquido de refrigeracion.
El haz puede comprender ademas unos intercalares ondulados dispuestos respectivamente en los primeros canales.
En una forma de realizacion preferida del invento, la cajera de entrada del gas y la cajera de salida del gas estan realizadas cada una por moldeado con una forma elegida, ventajosamente por moldeado de un material plastico.
Sin embargo, entra igualmente en el marco del invento, realizar estas dos cajeras por moldeado de un material metalico, por ejemplo de una aleacion de aluminio.
En una aplicacion preferente del invento, el intercambiador de calor esta realizado bajo la forma de un refrigerador del aire de sobrealimentacion de un motor termico de un vehmulo automovil, sirviendo los primeros canales de circulacion para la circulacion del aire a refrigerar.
La cajera de entrada del gas y la cajera de salida del gas pueden estar provistas cada una de un tubo procedente del moldeado. El refrigerador del aire de sobrealimentacion es en este caso independiente.
Como variante, la cajera de entrada del gas puede estar provista de un tubo procedente del moldeado, mientras que la cajera de salida del gas puede constituir un difusor de admision de aire para el motor termico del vehmulo. En este caso, el refrigerador del aire de sobrealimentacion esta conectado al difusor de admision del aire del motor.
En la descripcion que sigue, hecha unicamente a trtulo de ejemplo, se refiere a los dibujos anexos, sobre los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor segun una primera forma de realizacion del invento;
- la figura 2 es una vista en perspectiva del haz del intercambiador de calor de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en corte segun la lmea MI-IM de la figura 2;
- la figura 4 es una vista en corte segun la lmea IV-IV de la figura 2;
- la figura 5 es una vista en corte segun la lmea V-V de la figura 2;
- la figura 6 es una vista en perspectiva que muestra el haz de la figura 2 antes del ensamblaje de los colectores;
- la figura 7 es una vista en perspectiva analoga a la de la figura 6 que muestra el haz equipado con dos colectores y dos tubos de entrada y de salida del Nquido de refrigeracion;
- la figura 8 es una vista en perspectiva despiezada que muestra el haz de la figura 7 antes del ensamblaje de las cajeras de entrada y de salida del aire; y
- la figura 9 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor segun una segunda forma de realizacion del invento.
El intercambiador de calor representado en la figura 1 comprende un haz 10 de intercambio de calor que esta formado por un ensamblaje de unas placas apiladas, como sera descrito mas adelante. El haz 10 esta provisto de dos tubos 12 y 14 que sirven respectivamente para la entrada y la salida de un Nquido de refrigeracion. El haz esta enmarcado, sobre dos caras abiertas y opuestas, respectivamente por una cajera de entrada del gas 16 y una cajera de salida del gas 18 provistas respectivamente de un tubo de entrada del gas 20 y de un tubo de salida del gas 22.
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Las cajeras 16 y 18 y sus tubos respectivos 20 y 22 estan realizados por moldeado con la forma buscada y estan ensamblados poa ambas partes del haz por medio de dos colectores 24, 26. Las cajeras 16 y 18 estan ensambladas por engaste en los colectores 24 y 26.
El gas a refrigerar penetra en la cajera de entrada del gas 16 a traves del tubo 20, atraviesa a continuacion los primeros canales de circulacion (descritos mas adelante) del haz 10 para alcanzar la cajera de salida del gas 18 y abandonar esta ultima por el tubo 22. El gas es refrigerado por un lfquido de refrigeracion que penetra en el haz 10 por el tubo 12, circula por los segundos canales (descritos mas adelante) del haz para intercambiar el calor con el gas a refrigerar y abandona a continuacion el haz por el tubo 14.
En un ejemplo de realizacion preferido del invento, el intercambiador esta realizado bajo la forma de un refrigerador del aire de sobrealimentacion de un motor termico para un vehnculo automovil. En este caso, el gas a refrigerar es el aire de sobrealimentacion que proviene de un turbocompresor y que debe ser admitido en el motor termico a traves de un difusor de admision del aire. El lfquido de refrigeracion es generalmente el lfquido que sirve para la refrigeracion del motor.
Nos referimos ahora a las figuras 2 a 5 para describir la estructura del haz 10. El haz esta formado por un ensamblaje de placas embutidas 28, llamadas semi-laminas, segun una tecnica ya conocida.
Como muestra la figura 2, el haz 10 esta formado por un apilado de placas embutidas 28 dispuestas por pares , realizadas identicas, con excepcion de las dos placas de los extremos, a saber la placa 28A que recibe los tubos 12 y 14 citados anteriormente y la placa opuesta 28B .
Cada una de las placas embutidas 28 presenta una forma generalmente rectangular y comprende una pared de fondo 30 sensiblemente plana limitada por un reborde periferico 32 de forma general rectangular, que esta sobre- elevado con respecto a la pared de fondo para formar una cubeta poco profunda. Ademas, cada una de las placas 28 comprende dos protuberancias en el extremo 34 y 36 provistos de unas aberturas respectivas 38 y 40 de forma circular (vease la figura 5). Como se ve de una manera mas particular en las figuras 3 y 4, las placas embutidas 28 estan situadas por pares y las respectivas protuberancias de una placa que pertenecen a un par estan e comunicacion con las respectivas protuberancias de una placa vecina que pertenece a un par de placas vecinas. Esto permite establecer una comunicacion del fluido entre las camaras que delimitan los pares respectivos de las placas.
El haz 10 comprende ademas unos intercalares ondulados 42 (vease la figura 3) dispuestos cada vez entre pares de placas vecinas. Estos intercalares ondulados 42 tienen sus respectivas ondulaciones soldadas a las paredes del fondo 30 respectivas de dos placas 28 frente a frente. Los respectivos rebordes perifericos 32 de dos placas que pertenecen a un mismo par estan soldados en toda su periferia para definir unos canales o laminas de circulacion del lfquido de refrigeracion, que se comunican entre sf a traves de las respectivas protuberancias. Por otra parte, los pequenos costados de las placas tienen a su vez un borde 44 replegado en U, lo que permite ensamblar los pares de placas entre sf delimitando unos canales de circulacion para el gas a refrigerar (vease las regiones rodeadas por un ovalo en la figura 3). De esta manera, el haz delimita unos primeros canales 46 para el gas a refrigerar, en los cuales estan presentes los intercalares ondulados 42, y unos segundos canales 48 para la circulacion del lfquido de refrigeracion (vease las figuras 3 y 4).
Debido a que los bordes 44 de las placas estan unidos, se define asf una vena de gas para el gas a refrigerar que atraviesa simultaneamente el conjunto de los primeros canales 46 para ser refrigerados por el lfquido de refrigeracion que circula en los segundos canales 48.
Como se ve en la figura 4, estan formadas unas grapas 45 sobre el reborde periferico 32 de las placas 28 para permitir el ensamblaje provisional de las placas de cada par antes de su ensamblaje definitivo por soldadura.
La figura 5 muestra que las placas 28 son simetricas y que sus respectivas protuberancias tienen unos cuellos que permiten un auto-centrado de las placas entre sf de tal manera que garantizan un buen ensamblaje por soldadura.
Las protuberancias 34A y 36A de la placa 28A son diferentes a las protuberancias 34 y 36 de las placas corrientes y tienen unas aberturas respectivas 38a y 40A adaptadas para la recepcion de los respectivos tubos 14 y 16. Incluso, la placa 28B tiene unas protuberancias 34B y 36b diferentes puesto que comprenden una pared cerrada y por lo tanto desprovista de aberturas.
La pared de fondo 30 de cada una de las placas embutidas 28 comprende una nervadura 50 que se extiende paralelamente a los lados grandes, sobre una longitud inferior a la de un lado grande, para definir un recorrido de circulacion en U en cada segundo canal (vease la figura 2).
De esta manera, como se puede ver en la figura 2, el haz 10 comprende dos caras abiertas opuestas: una cara abierta 52 en el lado de la entrada del gas y una cara abierta 54 en el lado de salida del gas. Los primeros canales 46 desembocan a la vez en las caras 52 y 54 citadas anteriormente.
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Sobre las caras abiertas 52 y 54 estan ensamblados respectivamente los colectores 24 y 26 como se ve en la vista despiezada de la figura 6. Los colectores 24 y 26 son identicos y estan realizados bajo la forma de un cuadrado de forma general rectangular. Cada colector comprende un borde periferico 56 de forma general rectangular que delimita una abertura de paso del gas 58 frente a frente.de la cara abierta 52 o 54 del haz. Se observara que cada colector 24 o 26 comprende una parte enmascarada 60 (vease las figuras 6 y 7) para impedir el paso del gas en la region del extremo del haz que esta desprovista de los primeros canales. Esta region del extremo corresponde con la parte del haz que esta desprovista de intercalares ondulados y que comprende unas protuberancias. De esta manera, el gas a refrigerar esta canalizado por la parte util del haz, es decir la que corresponde a los primeros canales y que comprende unos intercalares ondulados.
El borde periferico 56 de cada colector presenta, por el lado girado hacia el haz, un reborde con collarm 62 para la recepcion de la cara abierta 52 o 54 del haz y por el otro lado un reborde de embuticion 64 que rodea un cuello 66 para la recepcion de un reborde periferico 68 respectivamente 70 de la cajera 16 o de la cajera 18 (vease la figura 8). El reborde con collarm 62 esta conformado para permitir el acoplamiento del haz por compresion, lo que permite prescindir de un util de mantenimiento para la soldadura. El reborde periferico 68 o 70 de la cajera 16 o 18 puede ser recibido en el cuello 66 del colector correspondiente 24 o 26 y ser engastado en el reborde de embutido 64 correspondiente. Este reborde de embutido puede estar constituido de manera convencional por un reborde dentado con unas lenguetas replegables, por un reborde con ondulaciones, etc.
El conjunto de los constituyentes del haz, a saber las placas embutidas, los intercalares ondulados, los colectores y los tubos de entrada y de salida del lfquido de refrigeracion estan realizados ventajosamente en una aleacion de aluminio, ensamblados entre sf y soldados en una sola operacion en un horno de soldadura. El haz obtenido de esta manera es ensamblado a continuacion por engaste a una cajera de entrada del gas y a una cajera de salida del gas de la forma deseada.
En el ejemplo representado en las figuras 1 a 8, las cajeras 16 y 18 estan provistas cada una de un tubo 20 o 22, lo que permite realizar un intercambio de calor independiente. Puede tratarse de un refrigerador del aire de sobrealimentacion que puede estar colocado en un lugar escogido debajo del capo del motor del vehuculo. En este caso, unos conductos apropiados estan fijados sobre los tubos 20 y 22.
En invento permite conformar las cajeras 16 y 18 en funcion de la arquitectura del vehmulo y/o de a arquitectura del motor.
Estas cajeras de entrada y de salida del aire pueden estar realizadas de material plastico, o de otro material apropiado, por ejemplo de una aleacion metalica tal como una aleacion de aluminio.
En el ejemplo representado en la figura 9, la cajera de entrada de gas 116 esta provista de un tubo de entrada del gas 120 que esta situado con una orientacion diferente de la del tubo 20 del ejemplo de realizacion precedente.
Igualmente, la cajera de salida del gas 118 constituye un difusor de admision del aire para el motor termico de vehmulo. Esto permite conectar el intercambiador de calor, aqrn el refrigerador del aire de sobrealimentacion, directamente con el motor, sin tener que prever un conducto intermedio como en el caso del modo de realizacion de las figuras 1 a 8.
El invento encuentra una aplicacion particular en los refrigeradores del aire de sobrealimentacion para los vehmulos automoviles.
Claims (13)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Intercambiador de calor que comprende un haz de intercambio de calor (10) que determina unos primeros canales de circulacion (46) para la circulacion de un gas a refrigerar y unos segundos canales de circulacion (48) para la circulacion de un Kquido de refrigeracion, que comprende ademas dos colectores (24, 26) ensamblados respectivamente por dos caras (52, 54) del haz, en las cuales desembocan los primeros canales de circulacion, asf como una cajera de entrada del gas (16) y una cajera de salida del gas (18) que presentan cada una una cara abierta delimitada por un reborde periferico (68,70) mantenido por engaste en uno de los citados colectores, estando constituido el haz (10) por un apilado de placas embutidas (28) dispuestas por pares de tal manera que los primeros canales (46) estan delimitados cada uno entre dos pares de placas y que los segundos canales (48) estan delimitados cada uno entre las placas de un mismo par, presentando cada una de las placas embutidas (28) del haz una forma general rectangular y comprendiendo una pared de fondo (30) sensiblemente plana limitada por un reborde periferico (32) y dos protuberancias en el extremo (34, 36) dotadas de unas aberturas (38, 40) para el paso del lfquido de refrigeracion de un segundo canal a otro segundo canal, estando practicado el reborde periferico (32) de cada una de las placas embutidas (28) para definir unas grapas (45) que sirven para el mantenimiento provisional de dos placas de un mismo par con vistas a su union por soldadura.
- 2. Intercambiador de calor segun la reivindicacion 1, caracterizado por que cada colector (24, 26) tiene la forma general de un cuadrado y comprende un borde periferico (56) de forma general rectangular que delimita una abertura (58) de paso del gas y presentando por un lado un reborde con collarm (62) para la recepcion de una cara del haz y por otro lado un reborde de engaste (64) que rodea un cuello (66) para la recepcion del reborde periferico (68, 70) de la cajera de entrada del gas (16) o de la cajera de salida del gas (18).
- 3. Intercambiador de calor segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el reborde con collarm (62) esta conformado para permitir un acoplamiento del haz por compresion.
- 4. Intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los dos colectores (24, 26) estan ensamblados respectivamente sobre dos caras opuestas (52, 54) del haz.
- 5. Intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que cada colector (24, 26) comprende una parte enmascarada (60) para impedir el paso del gas en una region del extremo del haz (10) que esta desprovista de primeros canales (46).
- 6. Intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la pared de fondo (30) de cada una de las placas embutidas (28) comprende una nervadura (50) para definir un segundo canal de circulacion con un recorrido en U.
- 7. Intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que una (28A) de las placas embutidas situada en un extremo del haz lleva dos tubos (12, 14) para la entrada y la salida del lfquido de refrigeracion.
- 8. Intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el haz (10) comprende ademas unos intercalares ondulados (42) situados respectivamente en los primeros canales (46).
- 9. Intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la cajera de entrada del gas (16) y la cajera de salida del gas (18) estan realizadas cada una por moldeado con una forma elegida.
- 10. Intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la cajera de entrada del gas (16) y la cajera de salida del gas (18) estan realizadas cada una por moldeado de un material plastico.
- 11. Intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que esta realizado bajo la forma de un refrigerador del aire de sobrealimentacion de un motor termico de un vehmulo automovil, sirviendo los primeros canales de circulacion (46) para la circulacion del aire a refrigerar.
- 12. Intercambiador de calor segun la reivindicacion 11, caracterizado por que la cajera de entrada del gas (16) y la cajera de salida del gas (18) estan provistas cada una de un tubo (20, 22) procedente del moldeado.
- 13. Intercambiador de calor segun la reivindicacion 11, caracterizado por que la cajera de entrada del gas (116) esta provista de un tubo (120) procedente del moldeado, mientras que la cajera de salida del gas (118) constituye un difusor de admision del gas para el motor termico del vehmulo.
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