ES2218936T3 - Miembro lateral para un intercambiador de calor e intercambiador de calor que comprende una placa lateral. - Google Patents

Abstract

Un miembro lateral (2,20) para un intercambiador de calor (10) tiene una parte (1) que está adaptada para romperse a baja tensión preferiblemente para aliviar problemas causados por la dilatación, reteniendo la integridad al mismo tiempo, en condiciones de desplazamientos de transporte normales.

Description

Miembro lateral para un intercambiador de calor e intercambiador de calor que comprende una placa lateral.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un miembro lateral para un intercambiador de calor como se define en el preámbulo de la reivindicación 1. Un miembro lateral de esta clase es conocido, por ejemplo, a partir del documento US-A-3939908. La invención se refiere, también, a un intercambiador de calor que incorpora un miembro lateral de esta clase.

Antecedentes del invento

Los intercambiadores de calor, tales como los radiadores y los condensadores, consisten usualmente en una pluralidad de tubos que se extienden entre dos depósitos para refrigerante o dos colectores (cada uno de ellos asociado con un depósito) con aletas (denominadas, también, separadores) dispuestas entre los tubos. Usualmente, hay también dos aletas extremas para cubrir la superficie expuesta de los dos tubos extremos. Para proteger las aletas extremas y proporcionar soporte estructural y rigidez a toda la unidad, dos miembros de soporte (denominados en lo que sigue placas laterales o miembros laterales), uno en cada extremo, se extienden entre los colectores o los depósitos, según el caso. Estas dos placas laterales forman, entonces, parte de la periferia exterior del intercambiador de calor.

En uso, un fluido caliente circula por los tubos y el paso de aire sobre los tubos y las aletas reduce la temperatura del fluido. Sin embargo, como la temperatura global de los tubos es relativamente alta, éstos se dilatan térmicamente en medida sustancial con respecto a su longitud cuando están fríos.

La patente norteamericana núm. 3939908 se refiere a un radiador en el que se mitiga el problema provocado por la dilatación de los tubos y un menor grado de dilatación de las placas laterales del radiador, gracias a un sistema de junta de dilatación.

El titular de la presente solicitud ha ofrecido una primera solución al problema de la dilatación térmica, que puede provocar una elevada tensión en los tubos o en la unión entre éstos y el depósito o colector, al cortar la placa lateral del intercambiador de calor, lo que permite, por tanto, que los tubos se dilaten. Esta técnica, sin embargo, ha demostrado resultar problemática. En primer lugar, cortar la placa lateral después de haber soldado con soldadura fuerte los tubos al depósito, supone una operación adicional que incrementa el coste del intercambiador de calor. Es posible que el corte de la placa aumente la probabilidad de que los tubos resulten dañados, lo que origina desperdicios. El corte de la placa lateral reduce también mucho la integridad estructural del intercambiador de calor, lo que puede ser motivo de daños durante el transporte, la manipulación y la instalación.

Descripción de la invención

Por tanto, un objeto de la presente invención es mitigar, por lo menos parcialmente, las dificultades antes mencionadas.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un miembro lateral como se define en la reivindicación 1.

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona un miembro lateral para un intercambiador de calor que tiene un primero y un segundo colectores o depósitos, teniendo el miembro lateral una primera parte que se extiende desde el primer colector/depósito hacia el segundo colector/depósito, una segunda parte para extenderse desde el segundo colector/depósito hacia el primer colector/depósito, y una tercera parte dispuesta entre la primera y la segunda partes, en el que la integridad estructural de la tercera parte es sustancialmente menor que la de la primera y la segunda partes.

De acuerdo con otra realización del presente invento, se proporciona un miembro lateral para un intercambiador de calor que comprende un miembro en forma de canal que tiene una pared de base y dos paredes laterales opuestas dirigidas hacia abajo desde la pared de base, teniendo el miembro lateral una parte en la que las paredes laterales están interrumpidas y la pared de base incluye una región debilitada.

De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona una placa lateral para un intercambiador de calor que comprende un miembro en forma de canal que tiene una pared de base y dos paredes laterales opuestas dirigidas hacia abajo desde la pared de base, teniendo el miembro lateral una parte en la que la pared de base está interrumpida y las paredes laterales incluyen una región debilitada.

De preferencia, la parte destinada a romperse en condiciones de baja tensión mecánica incluye un doblez acusado en el miembro lateral.

De preferencia, la región de integridad estructural reducida es proporcionada por una región con un marcado doblez en el miembro lateral.

Ventajosamente, la región debilitada de la pared de base comprende una región con un marcado doblez en la pared de base.

Preferiblemente, la pared de base presenta un rayado en dicha región con el marcado doblez.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un intercambiador de calor como se define en la reivindicación 7.

Ventajosamente, la placa lateral comprende un miembro en forma de canal que tiene una pared de base y dos paredes laterales opuestas dirigidas hacia abajo desde la pared de base, comprendiendo la tercera parte de la placa lateral una región en la que las paredes laterales están interrumpidas y la pared de base incluye una región debilitada.

Alternativamente, la placa lateral puede comprender un miembro en forma de canal que tiene una pared de base y dos paredes laterales opuestas dirigidas hacia abajo desde la pared de base, y la tercera parte de la placa lateral tiene una región en la que la pared de base está interrumpida y las paredes laterales incluyen una región debilitada.

Breve descripción de los dibujos

Se describirán ahora realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 muestra una vista esquemática de un radiador.

La Figura 2 ilustra una vista recortada parcial de parte del radiador de la Figura 1, que muestra la presente invención.

La Figura 3 representa una vista detallada de una región de integridad estructural reducida de la placa lateral del radiador de la Figura 2.

La Figura 4 muestra una realización alternativa de la invención.

Las Figuras 5a y 5b ilustran realizaciones alternativas.

Las Figuras 6-8 muestran modificaciones de las Figuras 3-5.

Descripción de las realizaciones preferidas

Refiriéndonos en primer lugar a la Figura 1, un radiador (10), tal como un radiador para automoción, comprende generalmente un par de colectores (3), cada uno de ellos asociado con un depósito (6) respectivo, estando separados los colectores por un par de miembros espaciadores (2), típicamente de metal, y estando conectados los colectores por una pluralidad de tubos (5) de núcleo. Entre pares respectivos de los tubos (5) de núcleo hay dispuestas aletas (4), como es conocido en la técnica. Si el radiador está destinado a disponerse de manera que el flujo de refrigerante en los tubos sea vertical, entonces los dos colectores están dispuestos uno por encima del otro y los dos miembros espaciadores (2) se denominan placas laterales. Alternativamente, es posible disponer los dos colectores de tal modo que los miembros espaciadores se extiendan horizontalmente, en cuyo caso se les denomina, comúnmente, placas superior e inferior. Sin embargo, para los fines de esta descripción se empleará la expresión "placas laterales" sin restricción en cuanto a la disposición real del radiador en
uso.

Los tubos (5) de núcleo pasan a través de una pared (7) del colector, en forma conocida en la técnica. La periferia exterior de cada uno de los tubos está asegurada a la pared (7), por ejemplo, por soldadura fuerte, como también es conocido en la técnica.

En uso, el refrigerante calentado por el motor del vehículo asociado entra en un depósito y circula por los tubos de núcleo. La alta temperatura del fluido da lugar a la transmisión de calor por conducción y conexión a las paredes de los tubos y a las aletas del radiador. El aire pasa sobre las aletas y la periferia exterior de los tubos para enfriar el fluido que circula por ellos, en forma conocida. Típicamente, los tubos pueden ser de aluminio o de latón que tienen, ambos, coeficientes de dilatación relativamente elevados. Así, el agua caliente hace que los tubos tiendan a dilatarse aumentando la separación entre los dos colectores. Sin embargo, el empleo de una placa lateral usual mantendría, sustancialmente, la separación entre los dos colectores, porque las placas laterales no están sometidas a las mismas temperaturas elevadas que los tubos. El resultado de la tendencia de los tubos a aumentar de longitud es que se imponen elevados esfuerzos en la región donde los tubos están asegurados a la pared del colector/depósito, y esto puede dar lugar a
fallos.

Refiriéndonos a la Figura 2, la invención proporciona una parte (1) de la placa lateral que está destinada a romperse al ser sometida a una tensión relativamente baja. Así, la placa lateral tiene una primera parte (2a) que se extiende desde el primer colector/depósito (no representado) hacia el segundo colector/depósito (3) y una segunda parte (2b) que se extiende desde el segundo colector/depósito (3) hacia el primer colector/depósito, habiendo una tercera parte (1) entre la primera y la segunda partes, teniendo la tercera parte una integridad estructural sustancialmente inferior a la de la primera y la segunda
partes.

Refiriéndonos ahora a la Figura 3, una placa lateral (20) consiste en un miembro en forma de canal que tiene una pared (21) de base y dos paredes laterales opuestas (22, 23) dirigidas hacia abajo desde la pared de base. La placa lateral tiene una parte en la que la pared de base está interrumpida, por ejemplo, por un corte a través de la pared de base para proporcionar una hendidura (24). En la región en que está interrumpida la pared de base, las paredes laterales tienen una región debilitada (26). Este debilitamiento puede proporcionarse deformando las paredes hacia dentro, una hacia otra, mediante una línea de rayado (27) o por combinación de ambos modos. Otros métodos de debilitamiento de las paredes resultarán evidentes para un experto en la materia, por ejemplo, perforando las paredes laterales en esta región o deformando las paredes hacia fuera.

La Figura 4 muestra una estructura alternativa de integridad reducida en una región definida, aplicada también a un miembro en forma de canal que tiene una pared de base (21) y paredes laterales opuestas (22, 23). Refiriéndonos a la Figura 4, se verá en ella que las paredes laterales han sido interrumpidas, por ejemplo recortando parte de las mismas de forma que, para una parte (30) de la extensión de la placa lateral, no estén presentes paredes laterales. Dentro de esta región, la pared de base está debilitada, como se muestra mediante la deformación de la pared de base en dirección contraria a la extensión de las paredes laterales, para proporcionar una forma de V (31). Para un experto en la materia resultará evidente que pueden utilizarse otros métodos para reducir la integridad estructural de la placa lateral en una región predeterminada de la misma, por ejemplo perforando la
región.

Las Figuras 5 y 6 ilustran modificaciones de la realización de la Figura 4, en las que no sólo están interrumpidas partes de las paredes laterales, sino que también hay una o más hendiduras (50) cortadas en la pared de base, no extendiéndose las hendiduras en toda la dimensión de la pared de base, estando deformado el resto de la pared de base (21) en una o más configuraciones de V (51) en dirección contraria a la extensión de las paredes laterales. Las Figuras 7 y 8 muestran disposiciones similares a las de las Figuras 4 y 5, pero con la parte o las partes (61) de la pared de base deformadas en la misma dirección en que se extienden desde ella las paredes laterales.

Las placas laterales se fabrican de acuerdo con una de las realizaciones descritas o uno de sus equivalentes, antes de montar el radiador propiamente dicho. Esto evita la posibilidad de producir daños, que se presentaría si se realizasen operaciones de corte o de deformación en la placa lateral mientras está asegurada al radiador.

La región de integridad estructural reducida de la placa lateral es suficientemente fuerte para conservar la integridad global del radiador durante su fabricación, transporte, manipulación e instalación. Sin embargo, después de instalarlo en un vehículo y cuando está sometido a las condiciones de funcionamiento normales, la tendencia de los tubos a aumentar su longitud al dilatarse hace que la región de integridad estructural reducida sufra fatiga y se rompa lo cual, a su vez, permite la dilatación de los tubos sin conexiones sometidas a esfuerzos entre los tubos y los colectores en uno o en ambos extremos de los mismos.

Será evidente para los expertos en la materia que aunque se han descrito realizaciones relacionadas con radiadores, la invención es igualmente aplicable, no obstante, a intercambiadores de calor en general y, específicamente, a condensadores y refrigeradores de aceite. Cuando la presente descripción habla de refrigerante en el contexto de un radiador, un condensador deja pasar un refrigerante y un refrigerador de aceite deja pasar aceite que ha de enfriarse.

Claims (7)

1. Un miembro lateral (2, 20) para un intercambiador de calor (10), teniendo el miembro lateral una parte (1) que comprende un sistema de junta de dilatación, caracterizado por el hecho de que dicho sistema de junta de dilatación está destinado a romperse al ser sometido a una tensión relativamente baja.

2. Un miembro lateral de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho miembro lateral comprende un miembro en forma de canal que tiene una pared de base (21) y dos paredes laterales opuestas (22, 23) dirigidas hacia abajo desde la pared de base.

3. Un miembro lateral de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dichas paredes laterales (22, 23) están interrumpidas y dicha pared de base (21) incluye una región debilitada (30) en la parte (1) que comprende el sistema de junta de dilatación.

4. Un miembro lateral de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dicha pared de base (21) está interrumpida y dichas paredes laterales incluyen una región una región debilitada (26) en la parte (1) que comprende el sistema de junta de dilatación.

5. Un miembro lateral de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicha región debilitada (30; 26) es proporcionada por, al menos, un doblez marcado (27, 32).

6. Un miembro lateral de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que estando prevista dicha región debilitada (30; 26) en la pared de base (21), la mencionada pared de base está rayada en la región (32) del doblez marcado.

7. Un intercambiador de calor (10) que tiene un primero y un segundo depósitos colectores (3), una pluralidad de tubos (5) que se extienden entre el primero y el segundo depósitos colectores, y al menos un miembro lateral (2, 20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se extiende a lo largo de los tubos, para conectar el primero y el segundo depósitos colectores entre sí.