ES2641649T3 - Intercambiador térmico - Google Patents

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ES2641649T3 ES12768809.1T ES12768809T ES2641649T3 ES 2641649 T3 ES2641649 T3 ES 2641649T3 ES 12768809 T ES12768809 T ES 12768809T ES 2641649 T3 ES2641649 T3 ES 2641649T3
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Description

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DESCRIPCION
Intercambiador termico
La invencion se refiere a un intercambiador termico para el circuito de alimentacion de aire de un motor de vehnculo automovil.
La invencion se aplica al campo general de la alimentacion de aire de los motores de vehnculos automoviles, y mas particularmente a los motores cuyo aire de alimentacion proviene de un compresor o un turbocompresor, denominandose entonces aire de sobrealimentacion.
Se conoce como refrigerar el aire de sobrealimentacion, que sale del compresor, por medio de un intercambiador termico que se denomina tambien refrigerador del aire de sobrealimentacion (en abreviatura, RAS).
En este caso, el intercambiador termico RAS permite refrigerar el aire de sobrealimentacion del motor por intercambio termico con otro fluido, como el aire exterior, o un lfquido, como el agua del circuito de refrigeracion del motor, formando asf un intercambiador del tipo aire/aire o lfquido/aire.
Tales intercambiadores comprenden, en general, un haz de intercambio termico que comprende un apilamiento de tubos o placas que definen canales de circulacion respectivos para los fluidos, de manera que se permite un intercambio termico entre los dos fluidos que circulan dentro del haz.
El haz esta alojado, de manera conocida, en una carcasa. Una carcasa de este tipo puede comprender placas de extremo, a una y otra parte del apilamiento de las placas o los tubos del haz que definen los canales de circulacion de los fluidos, y, en general, una o varias caras laterales que unen estas placas de extremo.
A fin de permitir la admision dentro del haz, ademas de la evacuacion del fluido, las camaras colectoras de entrada y salida de fluido estan insertadas, segun una solucion conocida, en la carcasa que aloja el haz de intercambio termico. El documento FR 2 933 176 divulga un intercambiador termico de este tipo para la refrigeracion de aire de sobrealimentacion de un motor de vehnculo automovil.
La carcasa que aloja el haz desempena una funcion estructural al participar en la rigidez del intercambiador.
Sin embargo, en funcionamiento, la presion de sobrealimentacion puede deformar la carcasa, en particular las caras laterales de la misma.
Esta presion engendra un nivel de tension mecanica que puede ser superior al lfmite del material utilizado.
Se conoce como aumentar el espesor del material o, tambien, disponer componentes suplementarios para resistir tales tensiones mecanicas.
Por otro lado, para limitar particularmente los costes de fabricacion de un intercambiador se tiende cada vez mas hacia un espesor reducido de los materiales. Sin embargo, esto conlleva una resistencia reducida a las tensiones mecanicas.
La invencion tiene por objetivo proponer un intercambiador termico que no presenta los inconvenientes de la tecnica anterior.
A este efecto, la invencion tiene por objeto un intercambiador termico, configurado para la refrigeracion de aire de sobrealimentacion de un motor de vehnculo automovil, comprendiendo dicho intercambiador:
- un haz de intercambio termico entre fluidos,
- una carcasa de recepcion de dicho haz, comprendiendo dicha carcasa al menos dos placas de extremo, a una y otra parte de dicho haz en el sentido de apilamiento de canales de circulacion de fluido, y al menos una cara lateral que une dichas al menos dos placas de extremo,
- una camara colectora de entrada de fluido, y
- una camara colectora de salida de fluido, configurada para la admision del aire de sobrealimentacion a dicho motor, caracterizado por que dicha al menos una cara lateral de dicha carcasa presenta, al menos, una zona de absorcion de tensiones, adyacente a dicha al menos una camara colectora de entrada, que presenta, al menos, una superficie sensiblemente convexa, estando la convexidad orientada hacia la direccion general de las tensiones, de manera que resiste las tensiones mecanicas ejercidas sobre dicha carcasa durante la circulacion de dicho fluido en dicho haz desde dicha camara de entrada de fluido hacia dicha camara de salida de fluido.
Dicho intercambiador puede comprender, ademas, una o varias caractensticas siguientes, tomadas separadamente o en combinacion:
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- dicha al menos una superficie convexa esta dispuesta sensiblemente en el centro de dicha al menos una cara lateral;
- dicha al menos una superficie convexa se extiende sensiblemente por la totalidad de dicha al menos una cara lateral;
- dicha carcasa comprende medios de rigidizacion formados en una sola pieza con dicha carcasa;
- dichos medios de rigidizacion estan realizados por deformacion de dicha carcasa;
- dicha al menos una zona de absorcion de tensiones comprende medios de rigidizacion;
- dicha al menos una cara lateral presenta, al menos, un reborde plegado segun una arista de plegado, para la conexion a una placa de extremo, y dicha al menos una cara lateral presenta medios de rigidizacion dispuestos sensiblemente al nivel de la arista de plegado;
- dicha al menos una cara lateral comprende medios de limitacion de tensiones sobre al menos una zona de conexion a una placa de extremo;
- dicha al menos una cara lateral presenta, al menos, una acanaladura de limitacion de tensiones en al menos un contorno periferico de dicha al menos una cara lateral.
Otras caractensticas y ventajas de la invencion resultaran mas evidentes con la lectura de la descripcion siguiente, proporcionada a tftulo de ejemplo ilustrativo y no limitativo, y con los dibujos anexos, en los que:
- la figura 1 representa un intercambiador termico,
- la figura 2 es una vista esquematica y simplificada de una superficie convexa de una cara lateral de la carcasa del intercambiador de la figura 1, y
- la figura 3 representa una variante del intercambiador termico, con una cara lateral que presenta dos superficies convexas.
En estas figuras, los elementos sensiblemente identicos llevan las mismas referencias.
Se ha representado en la figura 1, un intercambiador 1 termico, particularmente para vehfculos automoviles.
Este intercambiador esta destinado a ser dispuesto en un circuito de alimentacion de aire de un motor.
Un intercambiador 1 de este tipo esta configurado para refrigerar el aire de sobrealimentacion para un motor termico del vehfculo automovil.
Este intercambiador 1 comprende un haz de tubos o placas para el intercambio termico entre un primer fluido, tal como el aire de sobrealimentacion, y un segundo fluido, tal como el lfquido de refrigeracion.
Este haz de tubos o placas esta alojado en una carcasa 3.
El intercambiador 1 comprende, ademas, una primera camara colectora 5 para la entrada del primer fluido y una segunda camara colectora 7 para la salida del fluido.
Segun el modo de realizacion descrito, la camara de salida 7 esta fijada sobre la culata del motor (no representado) para permitir la admision del aire refrigerado y forma, por lo tanto, una camara de admision del primer fluido.
Segun el ejemplo ilustrado, la carcasa 3 comprende:
- dos placas de extremo 9, a una y otra parte del haz en el sentido de apilamiento de las placas o los tubos que definen los canales de circulacion de fluido, y
- al menos una cara lateral 11, 12 que une las dos placas de extremo 9.
Segun el modo de realizacion ilustrado, el intercambiador 1 comprende una primera cara lateral 11, adyacente a la camara de entrada 5, y una segunda cara lateral 12.
La primera cara lateral 11 esta dispuesta proxima a la camara de entrada 5 y esta situada, por lo tanto, sensiblemente al nivel de la llegada del aire de sobrealimentacion con relacion al sentido de circulacion de aire.
Se denomina, por lo tanto, cara frontal 11 con relacion al sentido de circulacion del fluido. La parte trasera del intercambiador 1 esta definida por la camara de salida 7 montada en la culata del motor (no representado).
La o las caras laterales 11, 12 presentan zonas de conexion a las placas de extremo 9.
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Segun el ejemplo ilustrado, las caras laterales 11, 12 presentan, respectivamente, unos bordes perifericos 15, 17 plegados para la conexion a las placas de extremo.
Estos rebordes 15, 17 estan plegados segun una arista de plegado 19.
Estos reborde 15, 17 se mantienen en las placas de extremo 9, por ejemplo, mediante engaste.
El conjunto, por ejemplo, se suelda a continuacion.
La carcasa 3 comprende, ademas, al menos una zona de absorcion de tensiones para resistir las tensiones ejercidas sobre dicha carcasa 3 durante la circulacion del aire de sobrealimentacion.
La o las zonas de absorcion estan dispuestas adyacentes a la camara de entrada 5.
Segun el modo de realizacion ilustrado en la figura 1, es la primera cara lateral 11 la que presenta una zona de absorcion de este tipo.
Se trata de disponer una superficie sensiblemente convexa 13 en la cara lateral 11, como se representa de manera esquematica en la figura 2.
La convexidad esta orientada hacia la direccion general de las tensiones ejercidas sobre la carcasa 3 durante la circulacion del aire de sobrealimentacion, tal como lo ilustra de manera esquematica la flecha F.
Esta superficie convexa 13 esta dispuesta, en este caso, sensiblemente en el centro de la cara lateral 11.
Ademas, esta superficie convexa 13 se extiende sensiblemente por toda la cara lateral 11. Por lo tanto, esta superficie 13 se extiende sensiblemente por toda la altura y por toda la anchura de la cara lateral 11.
Una superficie convexa 13 de este tipo permite limitar los desplazamientos de la superficie de la cara lateral 11 durante la circulacion del aire de sobrealimentacion de la camara de entrada 5 hacia la camara de salida 7.
En efecto, se obtiene una cara lateral 11 que es mas ngida y que resiste mejor, por lo tanto, las tensiones mecanicas ejercidas sobre la cara lateral 11 durante la circulacion del aire de sobrealimentacion hacia el motor (no representado).
Para un mismo orden de resistencia a las tensiones mecanicas, se puede disponer entonces una cara lateral 11 mas delgada que en la tecnica anterior. A tttulo de ejemplo, para un mismo orden de resistencia, se puede pasar de una cara de 3 mm de espesor a una cara de 1,5 mm de espesor que presenta una superficie convexa 13 de este tipo.
Segun una variante de realizacion, se puede prever que la cara lateral 11 presente dos superficies convexas 13 en lugar de una sola, como ilustra la figura 3.
Con estas dos superficies convexas 13, la cara lateral 11 es mas resistente aun; lo que permite, tambien, disminuir el espesor de la cara 11.
La carcasa 3 puede presentar igualmente medios de rigidizacion (no representados en las figuras).
Estos medios de rigidizacion estan formados en una sola pieza con la carcasa 3. Por ejemplo, los medios de rigidizacion estan realizados por deformacion de la carcasa 3.
Los medios de rigidizacion estan dispuestos, por ejemplo, al nivel de la o las zonas de absorcion de tensiones de la carcasa 3.
Como complemento a la superficie convexa 13, la cara lateral 11 puede presentar tales medios de rigidizacion.
Se pueden citar como ejemplo, medios de rigidizacion de deformaciones sensiblemente en forma de cruz. Una deformacion en cruz de este tipo se puede prever sensiblemente en el centro de la cara lateral 11 o en el centro de la o las superficies convexas 13 de la cara 11.
Se pueden prever, como variante, deformaciones realizadas sensiblemente en forma de cupula.
Segun una variante de realizacion, la primera cara lateral 11 puede presentar medios de rigidizacion al nivel de la arista de plegado 19 de los bordes perifericos 15 plegados para la conexion con las placas de extremo 9.
Tales medios de rigidizacion pueden estar realizados, por ejemplo, mediante deformacion de material de la cara 11, formando por ejemplo un resalte, al nivel de la arista de plegado 19. Estos medios de rigidizacion presentan, por ejemplo, una forma sensiblemente triangular cuyo vertice esta al nivel de la arista de plegado 19 y cuya base une el borde periferico 15 plegado y la cara lateral 11. Tales medios de rigidizacion se denominan, en general, «bulldozers».
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Ademas, la carcasa 3 puede comprender medios de limitacion de tensiones 21 sobre una o varias zonas de conexion de la o las caras laterales 11, 12 con las placas de extremo 9.
Segun el modo de realizacion ilustrado, la primera cara lateral 11 comprende tales medios de limitacion 21 en sus contornos perifericos.
A tftulo de ejemplo, los medios de limitacion pueden comprender unas acanaladuras de limitacion 21 (vease la figura 2).
Segun el modo de realizacion ilustrado, la primera cara lateral 11 comprende, por lo tanto, unas acanaladuras de limitacion 21 en sus contornos perifericos, que forman zonas de conexion con las placas de extremo 9.
Por otro lado, la carcasa 3 puede llevar, tambien, unas tubenas de entrada y salida 23 para el segundo fluido (vease la figura 3).
Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, las camaras colectoras 5, 7, como tales, estan realizadas, por ejemplo, mediante moldeo.
Las camaras colectoras 5 y 7 estan dispuestas de modo que, despues de haber atravesado el haz, el aire refrigerado sale del intercambiador 1 para alimentar el motor.
Para ello, la camara de entrada 5 comunica con un conducto de entrada de aire 25.
A fin de permitir la admision del aire refrigerado en cada uno de los cilindros del motor (no representado), la camara de salida 7 esta abierta para permitir el paso del aire refrigerado hacia el motor.
El posicionamiento de las camaras de entrada 5 y salida 7 se proporciona a tftulo ilustrativo.
Asf, el aire de sobrealimentacion penetra en el intercambiador 1 por la camara de entrada 5 para el primer fluido, circula en el haz 3 de intercambio termico, saliendo despues del intercambiador 1 por la camara de salida 7 para el primer fluido, a fin de alimentar el motor (no representado).
En cuanto al segundo fluido, penetra en el haz de intercambio termico, por un tubo de entrada 23 para el segundo fluido, circula en el haz de intercambio termico, para intercambiar calor con el aire de sobrealimentacion a refrigerar, y sale a continuacion del haz de intercambio termico por un tubo de salida 23 para el segundo fluido.
Por lo tanto, se comprende que tal carcasa 3 del intercambiador termico, para admitir el aire de sobrealimentacion en el motor termico, resiste mejor las tensiones ejercidas durante la circulacion del aire en el intercambiador 1 debido a la zona de absorcion dispuesta, por ejemplo, en una o varias superficies convexas de la cara lateral 11 adyacente a la camara de entrada 5, y debido a deformaciones de las formas geometricas variables de esta cara lateral 11.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Intercambiador termico, configurado para la refrigeracion de aire de sobrealimentacion de un motor de vetuculo automovil, comprendiendo dicho intercambiador:
    - un haz de intercambio termico entre fluidos,
    - una carcasa (3) de recepcion de dicho haz, comprendiendo dicha carcasa al menos dos placas de extremo (9), a una y otra parte de dicho haz en el sentido de apilamiento de canales de circulacion de fluido, y al menos una cara lateral (11) que une dichas al menos dos placas de extremo (9),
    - una camara colectora de entrada de fluido (5), y
    - una camara colectora de salida de fluido (7), configurada para la admision del aire de sobrealimentacion a dicho motor,
    caracterizado por que dicha al menos una cara lateral (11) de dicha carcasa presenta, al menos, una zona de absorcion de tensiones, adyacente a dicha al menos una camara colectora de entrada (5) que presenta, al menos, una superficie sensiblemente convexa (13), estando la convexidad orientada hacia la direccion general de las tensiones, de manera que resiste las tensiones mecanicas ejercidas sobre dicha carcasa (3) durante la circulacion de dicho fluido en dicho haz desde dicha camara de entrada de fluido (5) hacia dicha camara de salida de fluido (7).
  2. 2. Intercambiador segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicha al menos una superficie convexa (13) esta dispuesta sensiblemente en el centro de dicha al menos una cara lateral (11).
  3. 3. Intercambiador segun la reivindicacion 1, tomada en combinacion con la reivindicacion 2, caracterizado por que dicha al menos una superficie convexa (13) se extiende sensiblemente por la totalidad de dicha al menos una cara lateral (11).
  4. 4. Intercambiador segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicha carcasa (3) comprende medios de rigidizacion formados en una sola pieza con dicha carcasa.
  5. 5. Intercambiador segun la reivindicacion 4, caracterizado por que dichos medios de rigidizacion estan realizados por deformacion de dicha carcasa.
  6. 6. Intercambiador segun una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que dicha al menos una zona de absorcion de tensiones comprende medios de rigidizacion.
  7. 7. Intercambiador segun la reivindicacion 1, tomada en combinacion con una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que dicha al menos una cara lateral (11) presenta, al menos, un reborde (15) plegado segun una arista de plegado (19), para la conexion a una placa de extremo (9), y por que dicha al menos una cara lateral (11) presenta medios de rigidizacion dispuestos sensiblemente al nivel de la arista de plegado (19).
  8. 8. Intercambiador segun la reivindicacion 1, tomada en combinacion con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicha al menos una cara lateral (11) comprende medios de limitacion de tensiones sobre al menos una zona de conexion a una placa de extremo (9).
  9. 9. Intercambiador segun la reivindicacion 8, caracterizado por que dicha al menos una cara lateral (11) presenta, al menos, una acanaladura de limitacion de tensiones (21) en al menos un contorno periferico de dicha al menos una cara lateral (11).
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