ES2235785T3 - Enfriador de aire de carga y metodo para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Un enfriador de aire de carga para uso con un motor de combustión interna, que comprende: un par de colectores espaciados (18, 20): unas ranuras espaciadas (34) de tubo, practicadas en cada uno de dichos colectores, estando las ranuras de un colector alineadas con las ranuras del otro colector para recibir los extremos de los tubos correspondientes (22); un par de tanques (10, 12), uno para cada colector, unidos por medios metalúrgicos a los colectores correspondientes en un costado de los mismos; una pluralidad de tubos alargados (22), uno para cada ranura (34) de un colector, que se extienden entre los colectores y que tiene los lados opuestos alojados en ranuras correspondientes de los colectores asociados, cuyos extremos de tubos pasan a través de al menos dicho un colector en el tanque asociado y más allá de dicho un costado de dicho un colector; unas uniones estancas (40) por medios metalúrgicos para paso de fluido que sujetan dichos extremos de tubo en las correspondientes de dichasranuras; unas aletas (34) que se extienden entre - y en relación de intercambio de calor con - los adyacentes de dichos tubos; una entrada (14) de aire de carga al tanque (10) unida a dicho un colector (18); y una salida (16) de aire de carga del otro (20) de dichos tanques; caracterizado por un cuerpo de material elastómero (42) resistente al calor sujeto a dicho un costado de al menos dicho un colector (18) en una relación circundante y de contacto con los extremos (36) de tubo en el mismo mientras que al mismo tiempo permiten la comunicación de fluido entre dichos extremos de tubo y el interior del tanque (10) unidos a dicho un colector.

Description

Enfriador de aire de carga y método para su fabricación.

Campo del invento

Este invento se refiere a un enfriador de aire de carga para uso con un motor de combustión interna y a métodos de fabricación del mismo.

Antecedentes del invento

Por una cualquiera de una variedad de razones, los sistemas de motores de combustión interna están experimentando un aumento en el uso de turboalimentadores o sobrealimentadores. Como es bien sabido, un turboalimentador incluye un rotor de turbina que se impulsa mediante los gases de escape del motor y que a su vez impulsa a un compresor rotativo. Un sobrealimentador incluye un compresor rotativo que es directamente impulsado por el motor de combustión interna o por un motor que esté accionado por último por el motor de combustión interna.

En cualquiera de los dos casos, el compresor rotativo comprime el aire de la combustión antes de su admisión a las cámaras de combustión del motor de combustión interna. Cuando se usa un turboalimentador, el sistema recupera parte de la energía residual que resulta cuando a los gases incompletamente gastados se les permite expandirse sin realizar trabajo. Ambos tipos de sistemas proporcionan relaciones de compresión mayores que las que se pueden obtener por la geometría del propio motor de combustión interna, y permiten la combustión de cantidades mayores de combustible para cualquier condición de funcionamiento dada, con el fin de proporcionar un aumento en la potencia del motor.

Desde hace mucho tiempo se ha observado que, cuando el aire de combustión entrante se comprime mediante el compresor rotativo, simultáneamente se calienta, lo cual, a su vez, significa que su densidad disminuye. Así, a cualquier presión dada, una unidad de volumen de aire caliente procedente de un turboalimentador o de un sobrealimentador contiene una cantidad de oxígeno disponible para la combustión menor que la que contendría un volumen idéntico de aire frío a la misma temperatura. Este factor, a su vez, impone una limitación sobre la cantidad de combustible que podría quemarse en cualquier ciclo de funcionamiento dado de un motor de combustión interna, lo cual a su vez limita la potencia de salida del mismo. Por consiguiente, en particular en aplicaciones de vehículos, se ha introducido un equipo denominado enfriador de aire de carga entre las etapas del compresor o entre el lado de compresor del turboalimentador o sobrealimentador y el colector de admisión (o equivalente) para el motor de combustión interna. El aire caliente de combustión procedente del turboalimentador o sobrealimentador, se hace pasar a través del enfriador de aire de carga al motor de combustión interna. Al mismo tiempo, se hace pasar aire ambiente a través del enfriador de aire de carga en un camino de flujo aislado del aire de combustión, pero en una relación de intercambio de calor con el mismo. Se obtiene un enfriamiento del aire de combustión para aumentar la densidad del aire de combustión, con el fin de proporcionar por último una cantidad mayor de oxígeno por carga de aire al motor, para soportar la combustión de una cantidad mayor de combustible, aumentando la potencia de salida del motor.

Los enfriadores de aire de carga funcionan en ambientes relativamente estresantes. La temperatura del aire de carga tras su admisión al enfriador de aire de carga está típicamente en el intervalo de 204-260ºC (400- 500ºF), mientras que el exterior del enfriador de aire de carga está sometido a temperaturas ambientales. Como resultado, se podrían producir una tensiones térmicas considerables.

De un modo más específico, los enfriadores típicos de carga de aire incluyen una pluralidad de tubos espaciados, generalmente paralelos, con colectores en extremos opuestos para formar un núcleo. Unas piezas laterales se extienden a lo largo del costado del núcleo. Puesto que el aire caliente que constituye el aire de carga circula a través de los tubos pero no está en contacto con las piezas laterales, los tubos tienden a alargarse, mientras que las piezas laterales no lo hacen. Este problema se ha resuelto con carácter general mediante el uso de unas hendiduras que se extienden a través de las piezas laterales para dividir cada pieza lateral en dos elementos separados que puedan separase cuando los tubos se alarguen como resultado de la dilatación térmica.

Esta solución ha sido satisfactoria en la minimización y/o eliminación de fallos en las uniones entre tubo y colector. Sin embargo, apenas sirve para nada para los fallos que se produzcan en cualquier otro sitio.

El documento US-A-5228512 describe un enfriador de aire de carga de acuerdo con el preámbulo a la reivindicación 1.

En otros casos, en particular cuando se emplean tubos extremadamente largos, como por ejemplo, en radiadores para locomotoras, se han dispuesto unos casquillos receptores de tubos en las ranuras practicadas en los colectores, y se ha instalado un material elastómero moldeado con precisión alrededor de cada casquillo para interconectar los casquillos y el colector. Los tubos se introducen en los casquillos y luego se sueldan a éstos. Esto tiene como resultado una construcción de tubo flotante, en la que los tubos y los casquillos se pueden mover con respecto a los colectores como resultado de la naturaleza flexible del material elastómero que interconecta los casquillos y los colectores. De nuevo en este caso, esta solución resuelve todos los problemas específicos en las uniones entre tubo y colector, pero no soluciona todos los problemas.

Específicamente, los enfriadores convencionales de aire de carga tienen colectores opuestos que reciben a los tubos, y los tanques se aplican a los colectores en los costados de los mismos enfrente de los tubos. En particular en la conexión de entrada del tanque y del colector, donde se introduce aire caliente procedente del compresor rotativo del turboalimentador o del sobrealimentador, debido a la mayor área superficial del tanque, se puede disipar más el calor expulsado a ella desde el aire entrante de carga de lo que puede el colector. Como, en el caso usual, los colectores y los tanques son alargados, el hecho de que el tanque es capaz de disipar más calor que un colector tiene como resultado una dilatación térmica desigual en la dirección de alargamiento de los dos, lo que da lugar a fallos en la unión colector/tanque. El presente invento se dirige a solucionar uno o más de los problemas anteriores.

Sumario del invento

El principal objeto del invento es proporcionar un enfriador de aire de carga nuevo y perfeccionado y un método para fabricarlo.

De modo más específico, un objeto del invento es proporcionar una construcción de enfriador de aire de carga nueva y perfeccionada en la que se hace que las dilataciones térmicas del colector de entrada y del tanque sean casi iguales con el fin de eliminar las tensiones en el punto en que los dos se unen entre sí, así como un método de fabricación de dicho enfriador de aire de carga.

Un primer aspecto del invento proporciona un enfriador de aire de carga para uso con un motor de combustión interna que comprende: un par de colectores espaciados; unas ranuras espaciadas de tubo en cada uno de dichos colectores, estando alineadas las ranuras de un colector con las ranuras del otro colector para recibir a los extremos de los tubos correspondientes; un par de tanques, uno para cada colector, unidos por medios metalúrgicos a los colectores correspondientes en un costado de los mismos; una pluralidad de tubos alargados, uno para cada ranura del colector, que se extienden entre los colectores y que tienen sus extremos opuestos alojados en ranuras correspondientes de los colectores asociados, cuyos extremos de tubo pasan a través del al menos dicho un colector al tanque asociado y pasan dicho un costado de dicho un colector; unas uniones por medios metalúrgicos estancas de paso de fluido que sujetan a dichos extremos de tubo en las ranuras correspondientes de dichas ranuras; unas aletas que se extienden en una relación de intercambio de calor con tubos adyacentes de dichos tubos; una entrada de aire de carga al tanque unido a dicho un colector; y una salida de aire de carga del otro de dichos tanques; caracterizado por un cuerpo de material elastómero resistente al calor sujeto a dicho un lado de al menos dicho un colector en relación circundante y de contacto con los extremos de tubo en el mismo, mientras que al mismo tiempo permiten la comunicación de fluido entre dichos extremos de tubo y el interior del tanque unido a dicho un colector.

Como consecuencia, el colector está aislado por el cuerpo de material elastómero y trabaja a una temperatura inferior de la que tendría de otro modo, siendo dicha temperatura inferior aproximadamente igual a la de funcionamiento del tanque, de tal manera que los dos experimentan igual dilatación térmica, por lo que se eliminan las tensiones térmicas en su interfaz.

Las ranuras de los colectores podrían o no estar rodeadas por pestañas y se podría proveer un cuerpo de material elastómero, no sólo en el colector de entrada, sino también en el colector de salida. Preferiblemente, el material elastómero es un elastómero basado en silicona y es de un tipo líquido que se cura a temperatura ambiente. Además, el material elastómero es preferiblemente un tipo capaz de fluir de tal manera que se pueda curar in situ en el colector al que esté aplicado.

Se contempla que los colectores puedan tener pestañas de borde y que el cuerpo de material elastómero se extiende a lo largo de sustancialmente toda la longitud del colector entre las pestañas de borde.

De acuerdo con el invento, se proporciona también un método de fabricación de un enfriador de aire de carga para un motor de combustión interna. El método comprende las etapas de:

(a)

ensamblar una pluralidad de tubos alargados a dos colectores espaciados, cada uno de cuyos tubos tiene ranuras receptoras, de tal manera que los extremos de los tubos se extienden a través de al menos uno de los colectores más allá de un costado de los mismos;

(b)

formar uniones estancas por medios metalúrgicos para paso de fluido entre los tubos y los colectores;

(c)

unir por medios metalúrgicos un tanque a dicho al menos un colector en el costado del mismo:

(d)

instalar una entrada de aire de carga en el tanque; caracterizado por las etapas de:

(e)

aplicar un material elastómero curable a dicho al menos un costado de dicho un colector para cubrir sustancialmente el mismo mientras que al mismo tiempo se permite que los extremos de los tubos permanezcan abiertos; y

(f)

curar el elastómero.

De acuerdo con una realización preferida del invento, el material elastómero es un elastómero capaz de fluir y la etapa (e) se realiza haciendo fluir al elastómero sobre el costado mencionado del colector. También se contempla que el elastómero sea curable a la temperatura ambiente, por lo que la etapa (f) se puede realizar a temperatura ambiente. El invento contempla también que la etapa de instalar una entrada de aire de carga se realice antes que la etapa de unir los tanques a los colectores, y que la etapa de unir se realice mediante soldadura autógena o soldadura fuerte.

Otros objetos y ventajas resultarán aparentes a partir de la siguiente memoria descriptiva tomada en relación con los dibujos adjuntos.

Descripción de los dibujos

La Figura 1 es un alzado lateral de un enfriador de aire de carga construido de acuerdo con el invento;

La Figura 2 es una vista fragmentaria a escala ampliada de una forma de colector que se podría emplear en el invento;

La Figura 3 es una vista fragmentaria en corte del colector de la Figura 2 con tubos ensamblados al mismo y con una capa de material elastómero aplicada al mismo;

La Figura 4 es una vista similar a la Figura 3, pero utilizando una construcción diferente de colector;

La Figura 5 es una vista fragmentaria en planta de una forma de colector que se podría utilizar para fabricar la realización de la Figura 4;

La Figura 6 es una vista similar a la Figura 5, pero mostrando otra forma de colector que podría utilizarse para fabricar la realización de la Figura 4; y

La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra etapas en el método de fabricación del enfriador de aire de carga.

Descripción de las realizaciones preferidas

En la Figura 1 se ha ilustrado una realización ejemplar de un enfriador de aire de carga construido de acuerdo con el invento. Debe observarse que el enfriador de aire de carga es básicamente convencional, excepto en lo que concierne a la extensión de los tubos a través de placas de colector y a la aplicación de un material elastómero a los colectores. Teniendo esto en mente, a continuación se describe un enfriador de aire de carga.

El enfriador de aire de carga incluye tanques opuestos 10, 12 que típicamente están formados de aluminio. Los tanques 10, 12 son alargados desde la parte superior hasta la parte inferior, como se ilustra en la Figura 1, y tienen unas aberturas rectangulares respectivas (no mostradas) que se extienden sustancialmente, pero no por completo, en la longitud del tanque respectivo 10, 12. Como se ve en la Figura 1, en sus extremos superiores, los tanques 10, 12 incluyen unos orificios 14, 16 para aire de carga. Uno de los orificios 14, 16, como por ejemplo, el orificio 14, podría ser un orificio de entrada y típicamente se conecta a la salida del compresor rotativo del turboalimentador o del sobrealimentador con el que se use el enfriador de aire de carga. El orificio restante, como por ejemplo, el orificio 16, se conecta a la entrada de aire de combustión del motor de combustión interna con el que se use el enfriador de aire de carga.

Las aberturas rectangulares anteriormente mencionadas de los tanques 10, 12 están cerradas por respectivas placas 18, 20 de colector que se describen con más detalle posteriormente en la presente memoria. Una pluralidad de tubos 22 espaciados, alargados y aplanados se extiende entre las placas 18, 20 de colector y en comunicación para fluido con los tanques 10, 12 por medio de unas ranuras que se describen más adelante practicadas en las placas 18, 20 de colector. Unas aletas 24 están dispuestas entre tubos adyacentes de los tubos 22 y en relación de intercambio de calor con los mismos. Como se ha ilustrado en la Figura 1, las aletas 24 son aletas de forma de serpentina, pero en su lugar se podrían usar aletas de placa. Los lados opuestos del núcleo formado por las placas 18, 20 de colector, los tubos 22 y las aletas 24 incluyen un conjunto de las aletas 24 al que está unida por medios metalúrgicos una placa lateral 26. Las placas laterales 26 se han construido convencionalmente, por lo que no interconectan rígidamente a los colectores 18, 20, permitiendo de ese modo una diferencia de dilataciones térmicas entre los tubos 24 y las placas laterales 26.

Pasando a la Figura 2, se ilustra en ella una forma de los colectores 18, 20. El colector 18, 20 es de la forma de un canal poco profundo del que puede decirse que incluye un recodo 28 flanqueado por unas patas 30 y 32 que actúan como pestañas que se extienden a lo largo de los bordes del recodo 28 a lo largo de toda la longitud del correspondiente colector 18, 20. En el recodo 28 están practicadas unas ranuras 34 de tubo, que son alargadas para recibir con ajuste sin holgura a los tubos alargados 24. Las ranuras 34 de tubo se extienden en general transversalmente a la dirección de alargamiento de cada uno de los colectores 18 y 20. Las ranuras 34 de tubo practicadas en el colector 18 están alineadas con las ranuras 34 de tubo del colector 20 para recibir a los tubos correspondientes de los tubos 22.

Pasando ahora a la Figura 3, se ilustra en ella la incorporación del colector de la Figura 2 al intercambiador de calor de la Figura 1. Como se ve en la misma, los tubos 22 tienen sus extremos 36 que se extienden más allá de la superficie 38 del recodo 28 entre las patas 30, 32 en una corta distancia. En el caso usual, la distancia será de aproximadamente 6,35 mm (1/4''), aunque la distancia final seleccionada dependerá en parte del tamaño del tanque, así como del tamaño del propio enfriador de aire de carga. Convenientemente, los extremos 36 de tubo están descubiertos, pero no se extienden tan lejos en el interior de los tanques 10, 12 como para establecer una interfaz con el flujo de aire en los mismos. Inmediatamente junto a los extremos 36, los tubos 22 se unen por medios metalúrgicos como, por ejemplo, por soldadura fuerte, alrededor de sus periferias como se muestra con el número 40 de referencia. En ese sentido, los tubos 22 preferiblemente se formarán de aluminio, así como el revestimiento de soldadura fuerte.

Adherido a la superficie 38 hay un cuerpo de material elastómero 42. El material elastómero 42 es resistente a la temperatura y, en una realización preferida, no se degradará hasta temperaturas de 316ºC (600ºF), Como consecuencia, soportará fácilmente las temperaturas de 204-260ºC (400-500ºF) del aire de carga entrante a través de la entrada 14 al colector 10. El elemento elastómero 42 contacta y circunda, pero no bloquea, a los extremos 36 de tubo, permitiendo así la comunicación de fluido entre los extremos de tubo y el interior del tanque 14.

Aunque muchos tipos de materiales elastómeros funcionan satisfactoriamente, se prefiere que el elemento elastómero 42 sea un conjunto de elastómero basado en silicona y adhesivo, y aún con mayor preferencia, que sea un material elastómero curable y capaz de fluir, y aún con mayor preferencia, que sea un material elastómero que cure a temperatura ambiente. Uno de dichos materiales elastómeros se identifica como Superflex® 596 de alta temperatura 316ºC (600ºF) y baja volatilidad, grado industrial con adhesivo de silicona y obturador, y disponible en Loctite Corporation de Rocky Hill, Connecticut. El cuerpo del material elastómero 42 se extiende entre las patas 30 y 32 a lo largo de sustancialmente toda la longitud del colector 18, y se adhiere adhesivamente al mismo. Sin embargo, se podrían usar medios de fijación mecánica. De ese modo, sirve como un aislador para impedir el contacto directo del aire entrante de carga con el colector 18 de entrada, con la consecuencia que éste trabajará a una temperatura más fría de la que existiría en caso contrario. Como resultado, se minimiza o elimina cualquier diferencia de dilatación térmica entre el colector 18 y el tanque correspondiente 10, y al mismo tiempo se reducen las tensiones en su punto de fijación entre sí.

En algunas realizaciones, las ranuras 34 de tubo pueden estar rodeadas por unas pestañas 50 que se extienden en la dirección del tanque, es decir, hacia arriba entre las patas 30 y 32, como se ha ilustrado en la Figura 4. En este caso, los tubos 22 se unen por medios metalúrgicos, como se muestra en 52, a las pestañas 50, como por ejemplo por soldadura fuerte, La unión metalúrgica resultante proporciona un cierre estanco de fluido en la interfaz de los tubos 22 y las pestañas 50.

Un cuerpo 54 del mismo material elastómero usado en la formación del cuerpo 42 está situado en la superficie 54 del recodo 28 del que se extienden las pestañas 50. El cuerpo se extiende sobre las partes superiores o extremos de las pestañas 50 y abraza a los tubos 22 en los puntos donde los tubos emergen por encima de las pestañas 50.

Con referencia a las Figuras 5 y 6, las pestañas 50 están espaciadas con respecto a las patas 32, como se ha ilustrado en la Figura 5, aunque en algunos casos los extremos de las pestañas 50 están en un contacto sustancialmente de apoyo con las patas 30 y 32, como se ha mostrado en la Figura 6. Como es bien sabido, en general es preferible la orientación de las pestañas con respecto a las patas 30, 32 mostrada en la Figura 6, en el sentido de que para cualquier forma dada de un tubo 22, se puede producir un núcleo más delgado. Por otra parte, al llevar a la práctica el invento, como los extremos de las pestañas 50 se encuentran en apoyo sustancial con las patas 30, 32, es necesario depositar el material elastómero 54 entre cada una de las ranuras 34 de tubo. En contraste con lo anterior, en la realización de la Figura 5, donde el material elastómero es capaz de fluir, dicho material puede fluir entre los extremos de las pestañas y las patas 30, 32 si su viscosidad no es demasiado elevada, simplificando su aplicación.

En la Figura 7 se muestra en forma de diagrama de bloques el método general del invento, e incluye una etapa representada por un bloque 60 en la que los tubos, colectores y aletas se ensamblan en un portapieza o elemento similar de una forma convencional, de tal manera que los extremos de los tubos se extiendan a través del colector 18 de entrada y, opcionalmente, también a través del colector 20 de salida.

El conjunto de tubos, colectores y aletas resultante de la realización de las etapas mostradas en el bloque 60 se somete luego a un procedimiento de unión metalúrgica para unir por medios metalúrgicos los tubos a los colectores y la aletas a los tubos. Esta etapa se ha mostrado mediante un bloque 62 y, típicamente, pero no siempre, implica una etapa de soldadura fuerte. También es posible que las uniones se realicen por soldadura blanda o por soldadura autógena, o bien por una combinación de soldadura fuerte, soldadura blanda y soldadura autógena. Como consecuencia de la realización de la etapa indicada en el bloque 62, resulta un núcleo que incluye los colectores, los tubos y las aletas, todos ellos unidos conjuntamente por medios metalúrgicos. En este punto, se realiza la etapa de aplicación de material elastómero mostrada en el bloque 64. El material elastómero se aplica al costado del tanque del colector 18 de entrada, o bien, si se desea, al costado del tanque del colector 18 de entrada y del colector 20 de salida. Los puntos de aplicación del material elastómero dependen en gran parte del tipo de colector seleccionado, así como de la viscosidad del material elastómero capaz de fluir. Es necesario que el material elastómero cubra y se una al recodo 28 del colector correspondiente 18 ó 20 a lo largo de sustancialmente toda su longitud, y que se extienda entre las patas 30 y 32 y las pestañas 50, si existen.

Una vez que se ha aplicado el material elastómero, se puede realizar una etapa de curado mostrada en el bloque 66. Como se ha mencionado anteriormente, es preferible que el material elastómero sea del tipo que cure a la temperatura ambiente, lo cual permite que el núcleo con el material elastómero aplicado se deje simplemente a un lado durante un período de tiempo relativamente corto como, por ejemplo, 24 horas, hasta que se efectúe el curado. Una vez ocurrido éste, se pueden aplicar los tanques 10, 12 a los colectores 18, 20 respectivamente de una manera convencional y unirse a los mismos por medios metalúrgicos. De nuevo en este caso, esta operación implicará típicamente la soldadura fuerte o la soldadura autógena, y más típicamente la soldadura autógena. En este contexto, al material elastómero 42, 54 no le perturba el procedimiento de unión ni el calor implicado en el mismo, debido a su resistencia a la temperatura.

A partir de lo anteriormente expuesto se apreciará que el enfriador resultante de aire de carga tiene un colector lateral de entrada que está aislado del aire de carga a alta temperatura que entra al enfriador de aire de carga, de tal manera que la dilatación térmica del colector durante el funcionamiento será aproximadamente igual que la del tanque al que está fijado. De ese modo, las tensiones inducidas térmicamente en los puntos donde el tanque 10 está unido al colector 18 se reducen o eliminan conjuntamente de forma sustancial. Como consecuencia, con el uso del invento se han reducido sustancialmente las tasas de
fallos.

Tres enfriadores de aire de carga, dos fabricados de acuerdo con el invento y uno sin el cuerpo de material elastómero, se sometieron a un ciclado térmico y luego se probaron a presión. Las operaciones de ciclado térmico implicaban la introducción de aire a 52ºC (125ºF) en el enfriador de aire de carga, la elevación de la temperatura del aire hasta 260ºC (500ºF), y luego la reducción de la temperatura del aire hasta 52ºC (125ºF). Cada ciclo se realizó en un minuto, y se repitió al menos 40.000 veces mientras el aire a 52ºC (125ºF) se estaba haciendo circular a través del exterior del enfriador de aire de carga.

Las pruebas de presión implicaban la aplicación de aire a 24 Kpa (35 libras por pulgada cuadrada manométricas) al interior del enfriador de aire de carga, detener la introducción de aire presurizado y observar la presión interna después de 15 segundos. No deberían haberse perdido más de 2,75 Kpa (4,0 psi), o de lo contrario el enfriador de aire de carga se consideraría como deficiente.

En una prueba, un enfriador de aire de carga fabricado de acuerdo con el invento no demostró pérdida de presión cuando se ensayó a presión en más de 44.600 ciclos. En otra prueba, un enfriador de aire de carga fabricado de acuerdo con el invento experimentó solamente una pérdida de presión de 3.447 Pa (0,5 libras por pulgada cuadrada). Había estado sometido a más de 40.600 ciclos. En este caso, parecía que las fugas se debían a fallos en el metal que formaba los tubos 22, más que a cualquier fallo en la interfaz tanque/colector. El enfriador convencional de aire de carga experimentó una pérdida de presión de 2,75 Kpa (4,0 libras por pulgada cuadrada) tras haber estado sometido a un poco más de 40.000 ciclos térmicos. En este enfriador de aire de carga se observaron múltiples grietas en el colector.

Por tanto, resultan claros los beneficios del material elastómero.

Claims (15)

1. Un enfriador de aire de carga para uso con un motor de combustión interna, que comprende:

un par de colectores espaciados (18, 20):

unas ranuras espaciadas (34) de tubo, practicadas en cada uno de dichos colectores, estando las ranuras de un colector alineadas con las ranuras del otro colector para recibir los extremos de los tubos correspondientes (22);

un par de tanques (10, 12), uno para cada colector, unidos por medios metalúrgicos a los colectores correspondientes en un costado de los mismos;

una pluralidad de tubos alargados (22), uno para cada ranura (34) de un colector, que se extienden entre los colectores y que tiene los lados opuestos alojados en ranuras correspondientes de los colectores asociados, cuyos extremos de tubos pasan a través de al menos dicho un colector en el tanque asociado y más allá de dicho un costado de dicho un colector;

unas uniones estancas (40) por medios metalúrgicos para paso de fluido que sujetan dichos extremos de tubo en las correspondientes de dichas ranuras;

unas aletas (34) que se extienden entre - y en relación de intercambio de calor con - los adyacentes de dichos tubos;

una entrada (14) de aire de carga al tanque (10) unida a dicho un colector (18); y

una salida (16) de aire de carga del otro (20) de dichos tanques; caracterizado por

un cuerpo de material elastómero (42) resistente al calor sujeto a dicho un costado de al menos dicho un colector (18) en una relación circundante y de contacto con los extremos (36) de tubo en el mismo mientras que al mismo tiempo permiten la comunicación de fluido entre dichos extremos de tubo y el interior del tanque (10) unidos a dicho un colector.

2. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 1, en el que dichas ranuras (34) están rodeadas por unas pestañas (50) en dichos colectores y dichos extremos (36) de tubo están unidos a dichas pestañas.

3. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 2, en el que dichas pestañas (50) están en los costados de dichos colectores (18, 20) a los que están unidos dichos tanques (10, 12).

4. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 3, en el que dichas pestañas (50) están completamente dentro de dicho cuerpo de material elastómero (42).

5. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 1, en el que dicho material elastómero (42) es un material elastómero basado en silicona.

6. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 1, en el que dicho material elastómero (42) es de un tipo líquido que cura a temperaturas ambientales, y dicho cuerpo se cura in situ en dicho colector.

7. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 1, en el que hay dos de dichos cuerpos (42), uno en cada uno de dichos colectores.

8. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 1, en el que dichos colectores (18, 20) son alargados y tienen unas pestañas (32) de borde en sus bordes que se extienden en su dirección de alargamiento; dichas ranuras (34) son alargadas en una dirección transversal a dicha dirección de alargamiento; unas pestañas (50) de ranura de tubo rodean a cada una de dichas ranuras; y dicho cuerpo (42) se extiende a lo largo de sustancialmente toda la longitud de dicho un colector entre dichas pestañas (32) de borde y dichas pestañas (50) de ranura de tubo.

9. El enfriador de aire de carga de la reivindicación 8, en el que dichas pestañas (50) de ranura de tubo están espaciadas con respecto a dichas pestañas (32) de borde y dicho material elastómero (42) es capaz de fluir en un estado no curado y se cura in situ en dicho un costado de dicho colector.

10. Un método de fabricación de un enfriador de aire de carga para un motor de combustión interna, que comprende las etapas de:

(a) ensamblar una pluralidad de tubos alargados (26) a dos colectores espaciados (18, 20), cada uno de los cuales tiene unas ranuras (34) de recepción de tubos, de tal manera que los extremos de los tubos se extienden a través de al menos uno de los colectores más allá de un costado del mismo;

(b) formar uniones estancas (40) de paso de fluido por medios metalúrgicos entre los tubos y los colectores;

(c) unir por medios metalúrgicos un tanque (10) al menos a uno de dicho colector (18) en dicho un costado del mismo;

(d) proporcionar una entrada (14) de aire de carga en dicho tanque; caracterizado por las etapas de:

(e) aplicar un material elastómero curable (42) al menos a uno de dicho costado de dicho un colector (18) para cubrir sustancialmente el mismo mientras que al mismo tiempo se permite que los extremos de los tubos permanezcan abiertos; y

(f) curar el material elastómero.

11. El método de la reivindicación 10, en el que el material elastómero (42) es un material elastómero que puede fluir y la etapa (e) se realiza haciendo fluir el material elastómero sobre dicho un costado.

12. El método de la reivindicación 10, en el que la etapa (f) se realiza a temperatura ambiente.

13. El método de la reivindicación 10, en el que la etapa (d) se realiza antes que la etapa (c).

14. El método de la reivindicación 10, en el que dichas ranuras (34) de recepción de tubos están rodeadas por unas pestañas (50) y la etapa (b) se realiza uniendo por medios metalúrgicos los tubos a las pestañas.

15. El método de la reivindicación 10, en el que la etapa (b) se realiza por soldadura autógena o por soldadura fuerte.