MX2011005434A - Intercambiador de calor con un conector mejorado para un circuito de aire acondicionado de un vehiculo de motor. - Google Patents

Intercambiador de calor con un conector mejorado para un circuito de aire acondicionado de un vehiculo de motor.

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Abstract

Un intercambiador de calor (12) para un circuito de aire acondicionado de un vehículo de motor, que comprende: un cuerpo (12) que define un conducto central (16') que tiene un eje (A) y una pluralidad de conductos periféricos (18') que rodean el conducto central (16') y por lo menos un conector (14, 15) que define un primer puerto (20) conectado para el paso de fluidos con el conducto central (16') y un segundo puerto (28) conectado para el paso de fluidos con los conductos periféricos (18'), de modo que el conducto central (16') y los conductos periféricos (18') estén aislados entre sí para el paso de fluidos. En particular, el conector (14, 15) comprende una porción tubular (19) alojada dentro del conducto central (16') de manera que quede sellada a los fluidos y conectada para el paso de fluidos al primer puerto (20), y define una cámara (27) que rodea la porción tubular (19) y está conectada para el paso de fluidos entre los conductos periféricos (18') y el segundo puerto.

Description

INTERCAMBIADO!* DE CALOR CON UN CONECTOR MEJORADO PARA UN CIRCUITO DE AIRE ACONDICIONADO DE UN VEHÍCULO DE MOTOR CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un intercambiador de calor para un circuito de aire acondicionado de un vehículo de motor, en particular, a un sistema de conexión entre un cuerpo radiante del intercambiador de calor y los conductos de entrada y salida del circuito de aire acondicionado.
TÉCNICA ANTERIOR Un circuito de aire acondicionado de un vehículo comprende un compresor, un condensador, un sistema de expansión, un evaporador y un ensamblaje para el paso de fluidos para la conexión de los componentes anteriormente mencionados entre sí.
En particular, el evaporador es atravesado por una corriente de aire alimentada mediante conductos específicos dentro del compartimiento de pasajeros, y el compresor puede disponerse ya sea en el frente o en la parte posterior del compartimiento del motor.
El compresor proporciona trabajo para llevar un fluido desde una temperatura y presión relativamente bajas, por ejemplo, 2°C y 2 bares, respectivamente, a una temperatura y presión mayores, por ejemplo, 80°C y 15 bares .
El fluido proporciona calor al ambiente exterior en el condensador y es dirigido hacia el evaporador, estando interpuesta una válvula de expansión que causa una caída de presión, hasta que el fluido se evapora en el evaporador sustrayendo así calor desde la corriente de aire que lo atraviesa y que es transportada al compartimiento de pasaj eros .
Corriente abajo del evaporador, el compresor debe suministrar al fluido una cantidad de trabajo igual a la diferencia de entalpia entre la succión y la descarga. A fin de hacer más eficiente el ciclo de refrigeración, y de reducir las emisiones contaminantes, se conoce la implementación de un intercambiador de calor en el cual el fluido que sale del evaporador es calentado por el fluido que sale del condensador. De este modo, el fluido aspirado por el compresor tiene una presión y temperatura más altas, disminuyendo así la diferencia de entalpia y, por lo tanto, el trabajo del compresor.
En el caso de un circuito con el compresor dispuesto en una posición delantera dentro del compartimiento del motor, los conductos del ensamblaje para el paso de fluidos están dispuestos uno junto al otro a lo largo de la mayor parte de la ruta dentro del compartimiento del motor, y el intercambiador tiene una forma alargada que sigue la trayectoria de los conductos mismos .
Los intercambiadores de calor son conocidos por constar de un cuerpo principal para la alimentación tanto del fluido refrigerante a calentar como del fluido de calentamiento, y un par de conectores montados en los respectivos extremos del cuerpo principal para conectar el intercambiador de calor a los conductos apropiados del circuito de aire acondicionado.
El cuerpo principal define un conducto central y una pluralidad de conductos periféricos que rodea el conducto central. El conducto central está definido por una pared tubular. Los conductos periféricos están definidos en la dirección radial por la pared tubular del conducto central y por una pared tubular exterior que es concéntrica a la pared tubular del conducto central y, en la dirección circunferencial, por una pluralidad de particiones rectilíneas angularmente equidistantes (véase la figura 3) .
El conducto central alimenta el fluido refrigerante desde el evaporador dirigido hacia la succión del compresor, y los conductos periféricos alimentan a contracorriente el fluido refrigerante que sale del condensador .
En particular, el cuerpo principal se elabora mediante extrusión, y puede entonces ser plegado para adaptarse al espacio disponible en el interior del compartimiento del motor.
En la actualidad, un conector para un cuerpo principal elaborado por extrusión comprende un bloque metálico que define un puerto de conexión para un extremo del cuerpo principal, un puerto para el fluido refrigerante a baja temperatura y un puerto para el fluido refrigerante a alta temperatura.
Para el ensamblaje del conector conocido, el cuerpo principal debe maquinarse mediante desbaste. Tanto la pared tubular como las particiones son removidas a lo largo de una longitud axial terminal. Asi, la pared tubular del conducto central es descubierta e insertada en el conector. El puerto de conexión del conector tiene la forma adecuada para conectar para el paso de fluidos el conducto central con el puerto de fluido a baja temperatura, y los conductos periféricos con el puerto de fluido refrigerante a alta temperatura.
La remoción de una porción de pared tubular exterior y particiones es una operación cuya ejecución es compleja, y requiere que el cuerpo principal sea limpiado cuidadosamente de desechos para asi evitar que el cuerpo principal sea contaminado por partículas sólidas de dimensiones que podrían obstruir el ensamblaje de expansión y los conductos periféricos, comprometiendo asi el funcionamiento del circuito de aire acondicionado.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es proporcionar un intercambiador de calor para un circuito de aire acondicionado de un vehículo de motor que esté libre de los inconvenientes arriba mencionados.
El objeto de la presente invención se consigue mediante un intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una mejor comprensión de la presente invención, esta se describirá más ampliamente con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: La figura 1 es una vista en perspectiva de un ensamblaje para el paso de fluidos que conecta los componentes principales de un circuito de aire acondicionado entre sí, y consta de un intercambiador de acuerdo con la presente invención; La figura 2 es una sección axial parcial de un acoplamiento de un intercambiador de calor concéntrico tubular, de acuerdo con la presente invención; La figura 3 es una sección tomada a lo largo de la linea III-III de la figura 2, y La figura 4 es una sección axial parcial de una segunda modalidad de la presente invención.
MEJOR FORMA DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN En la figura 1, el número 1 muestra en su conjunto un ensamblaje para el paso de fluidos de un sistema de aire acondicionado de un vehículo de motor, que comprende una línea de alta presión 2 para alimentar un fluido refrigerante entre la descarga de un compresor y una válvula de expansión (no mostrada), y una línea de baja presión 3 para alimentar un fluido refrigerante desde la válvula de expansión hacia la succión de compresión (no mostrada) .
En particular, la línea de alta presión 2 consta de conductos de metal y goma montados en serie, un acoplamiento 4 adaptado para conectarse a la descarga de un compresor, un acoplamiento 5 conectado a la entrada de un condensador y un tubo 6' entre los acoplamientos 4 y 5. Además, la línea de alta presión 2 comprende una línea 6 para conectar el condensador a una válvula de expansión (no mostrada) . La línea 6 cuenta con un acoplamiento 7 adaptado para ser conectado a la salida del condensador y a un acoplamiento 8 adaptado para ser conectado a la válvula de expansión.
La linea de baja presión 3 comprende una linea 9 que tiene un acoplamiento 10 adaptado para ser conectado a la salida de un evaporador (no mostrado) y un acoplamiento 11 adaptado para ser conectado a una entrada del compresor.
Los conductos de las lineas 2, 3 comprenden al menos una capa de un material de barrera para prevenir que permee el fluido refrigerante, que normalmente es muy volátil. Por ejemplo, el material puede ser aluminio o poliamida 6.10. En el caso de un sistema de dióxido de carbono, las tuberías son de acero.
El fluido refrigerante que fluye en la línea 9 se encuentra a baja temperatura y es calentado por el fluido refrigerante que fluye a lo largo de la línea 6 a la salida del condensador. Con este fin, el ensamblaje para el paso de fluidos 1 consta de un intercambiador de calor 12 que comprende un cuerpo principal 13 y un par de conectores 14, 15 para conectar para el paso de fluidos y mecánicamente el cuerpo principal a las líneas 6 y 9.
A efectos de concisión, la figura 2 muestra una sola porción terminal del intercambiador 12, entendiéndose que la otra parte terminal es idéntica a la que se muestra.
El cuerpo principal del intercambiador 12 comprende una pared tubular 16 con un eje A, una pared tubular exterior 17 que es concéntrica a la pared tubular 16 y una pluralidad de particiones radiales 18, todo en un solo cuerpo.
La pared tubular 16 delimita un conducto 16' que pertenece a la linea 9 para alimentar fluido refrigerante desde la salida del evaporador hasta la succión del compresor. La pared tubular 16, la pared tubular exterior 17 y las particiones 18 definen radialmente y circunferencialmente, respectivamente, una pluralidad de conductos 18 ' dispuestos paralelamente entre si y pertenecientes a la linea 6 para alimentar fluido refrigerante entre la salida del condensador y la válvula de expansión. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el cuerpo principal 13 se fabrica por extrusión.
El conector 14 de preferencia comprende una porción tubular 19 que define un conducto transversal 20, una cabeza 21 que sale radialmente de la porción tubular 19 y un manguito 22 conectado a un extremo periférico de la cabeza 21 y rodeando la porción tubular 19, todo en un solo cuerpo .
En particular, la porción 19 define tanto un asiento anular 23 para alojar un par de anillos obturadores 24 y sus correspondientes anillos espaciadores 25, asi como un soporte 26 para definir la posición axial relativa del conector 14 con respecto al cuerpo principal 13.
Los anillos obturadores 24 y los espaciadores 25 conforman un sello hermético con una superficie interna de la pared tubular 16 para evitar que el fluido refrigerante se escape de la linea de alta presión 6 en dirección a la linea de baja presión 9.
El soporte 26 está separado de una superficie interior de la cabeza 21 y, cuando el conector 14 está montado en el cuerpo principal 13, la cabeza 21, una porción del manguito 22, una porción de la pared tubular comprendida axialmente entre la cabeza 21 y el soporte 26 y el cuerpo principal 13 delimitan una cámara anular 27.
Los conductos 18' desembocan en la cámara anular 27 que está conectada a la linea 6 por medio de un puerto radial 28 definido por el manguito 22.
Cuando el soporte 26 entra en contacto axialmente con el cuerpo principal 13, los anillos obturadores 24 definen el sello del paso de fluidos sobre la superficie interna de la pared tubular 16 y el manguito 22 entra en contacto con una superficie exterior de la pared tubular exterior 17.
El manguito 22 se fija rígidamente a la pared tubular exterior 17 por medio de una conexión ya sea a baja temperatura o en frío, con el fin de no dañar los anillos obturadores 24 que ya están en una posición de contacto con la superficie interna de la pared tubular 16 cuando la operación de fijación se va a realizar, y no pueden ser montados en un momento posterior.
En particular, la operación de fijación se realiza interviniendo sólo en la pared tubular exterior 17 y sin actuar sobre la pared tubular 16, que básicamente tiene la misma longitud que la pared tubular exterior 17.
Por ejemplo, la operación de fijación se realiza ya sea soldando magnéticamente o prensando el borde del manguito 22 o por medio de una conexión de abrazadera con un anillo de retención elástico y un sello, como se muestra en la figura 4.
Los métodos de fijación antes mencionados también pueden combinarse en serie para mejorar el ajuste del acoplamiento, por ejemplo, utilizando un adhesivo sellador y prensando el borde del manguito 22.
En particular, según la modalidad mostrada en la figura 4, la pared tubular exterior 17 define un asiento 30 en el cual se aloja un anillo de retención elástico 31.
El manguito 22 también tiene un asiento anular de cara a la pared tubular exterior 17, en el que se alojan tanto el anillo de retención elástico 31 como un anillo obturador 32 para evitar que el fluido refrigerante se escape hacia el ambiente exterior.
Las ventajas del intercambiador de calor implementado según la presente invención se hacen evidentes a partir de la descripción provista con referencia a los dibujos adjuntos.
El conector 14, 15 puede montarse en el cuerpo principal 13, 14, sin operaciones de desbaste en la pared tubular 17 y en las particiones 18. En particular, esté resultado se logra por la forma del conector, que rodea y sella al paso de fluidos la pared tubular exterior 17 por medio del manguito 22 e internamente entra en contacto con la pared tubular interna 16 por medio de la porción tubular 19. En particular, no se llevan a cabo operaciones de desbaste que eliminen por completo la pared tubular exterior 17. En su lugar, pueden elaborarse asientos para anillos elásticos o anillos obturadores.
El cuerpo principal 13 puede ser conectado además a las lineas 6, 9 mediante intervenciones mínimas o nulas sobre el cuerpo principal 13.
La operación de ensamblaje es rápida y la operación de fijación puede ser automatizada fácilmente. Por otra parte, si el cuerpo principal 13 se elabora por extrusión, las tolerancias de mecanizado demasiado amplias requieren un paso para calibrar la pared tubular exterior 17 antes de que el conector 15 esté montado. Esta calibración se puede realizar sin necesidad de cortar las paredes tubulares mismas y se realiza generalmente por deformación plástica.
El conector 14, 15 puede ser elaborado totalmente mediante deformación plástica, con grandes ventajas en 52-719 términos de tiempos y costos.
Por último, es evidente que pueden hacerse cambios y variaciones a la presente invención sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.
El conector 14, 15 puede obtenerse en un solo cuerpo mediante extrusión por impacto o mediante fundición.
El conector 14, 15 puede adaptarse a muchos tipos de conexión con la linea 9. Por ejemplo, la conexión puede ser de tipo arandela de cierre frontal, como se muestra en las figuras. Por otra parte, el conector 14, 15 puede comprender, de preferencia en un solo cuerpo, el elemento macho de un acoplamiento rápido, o bien de una conexión roscada. Este elemento macho es coaxial al eje A y sobresale con respecto a la cabeza 21 del lado axial opuesto a la porción tubular 19. 52-719

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un intercambiador de calor (12) para un circuito de aire acondicionado de un vehículo de motor, que comprende un cuerpo (12) que define un conducto central (16' ) que tiene un eje (A) y una pluralidad de conductos periféricos (18') que rodean dicho conducto central (16' ) y al menos un conector (14, 15) que define un primer puerto (20) conectado para el paso de fluidos a dicho conducto central (16') y un segundo puerto (28) conectado para el paso de fluidos a dichos conductos periféricos (18') de modo que dicho conducto central (16' ) y dichos conductos periféricos (18') están aislados fluídicamente , caracterizado porque dicho conector (14, 15) comprende una porción tubular (19) que, sellada contra el paso de fluidos, se aloja dentro de dicho conducto central (16' ) y está conectada para el paso de fluidos a dicho primer puerto (20) y define una cámara (27) conectada para el paso de fluido entre dichos conductos periféricos (18') y dicho segundo puerto (28).
2. El intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho primer puerto (20) es concéntrico a dicha porción tubular (19) y porque dicho segundo puerto (28) está dispuesto en forma radial.
3. El intercambiador de acuerdo con cualesquiera reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende 52-719 un manguito (22) concéntrico a dicha porción tubular (19) y que rodea una pared exterior (17) de dicho cuerpo (12), estando el manguito (22) conectado rígidamente y sellado al paso de fluidos a dicha pared exterior (17) .
. El intercambiador según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque dicha cámara (26) está definida en una dirección radial al menos por dicha porción tubular (19) y por dicho manguito (22) .
5. El intercambiador según la reivindicación 3 o la 4, caracterizado porque está montado a presión en dicha pared exterior (17) y porque comprende un medio de sellado (32) interpuesto entre dicha pared exterior (17) y dicho manguito (22 ) .
6. El intercambiador según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque dicha porción tubular (19) y dicho manguito (22) son integrales.
7. El intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho conector (14; 15) se elabora mediante deformación plástica.
8. El intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho conector (14; 15) está conectado rígidamente (14; 15) a dicho cuerpo (12) por medio de un proceso seleccionado entre prensado y soldadura magnética
9. Un ensamblaje para el paso de fluidos para 52-719 conectar al menos dos de los siguientes elementos de un circuito de aire acondicionado de un vehículo de motor: un compresor, un evaporador, un ensamblaje de expansión y un condensador; caracterizado porque consta de un intercambiador según cualesquiera reivindicaciones anteriores .
10. Un circuito de aire acondicionado de un vehículo de motor que comprende un intercambiador según cualesquiera reivindicaciones 1 a 7. 52-719
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