ES2266328T3 - Intercambiador de calor, en particular refrigerador de aire de sobrealimentacion. - Google Patents
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Abstract
Refrigerador de aire de sobrealimentación o refrigerador de refrigerante, en particular para vehículos automóviles, que comprende un bloque de tubos de aletas y al menos una cámara de entrada y al menos una cámara de salida para un medio, en el que la cámara de entrada y/o la cámara de salida son de un material sintético termoplástico y al menos en algunas zonas están provistas de un recubrimiento superficial, caracterizado porque el recubrimiento superficial es un recubrimiento de protección contra la oxidación o un barniz de protección contra la oxidación, presentando el recubrimiento superficial un espesor de recubrimiento comprendido entre 0, 001 mm y 0, 1 mm, preferentemente entre 0, 01 mm y 0, 1 mm.
Description
Intercambiador de calor, en particular
refrigerador de aire de sobrealimentación.
La presente invención se refiere a un
refrigerador de aire de sobrealimentación o un refrigerador de
refrigerante, en particular para vehículos automóviles de
sobrealimentación según el preámbulo de la reivindicación 1.
Por el documento "Shell Lexikon
Verbrennungsmotoren", suplemento de ATZ y MTZ, Serie 33, se
conoce un refrigerador de aire de sobrealimentación. Éste consta de
un bloque de tubos de aletas que está unido con una cámara de
entrada de aire de sobrealimentación y una cámara de salida de aire
de sobrealimentación. En este caso, puede fluir aire de alimentación
desde un motor de combustión interna del vehículo automóvil a través
de unos tubos planos del bloque de tubos de aletas y este aire, a
través de unas aletas colocadas entre los tubos planos y solicitadas
por el aire ambiente, evacua una gran parte del calor hacia el aire
ambiente. En virtud de las normativas sobre gases de escape cada vez
más rigurosas, aumenta de manera constante la exigencia en los
requisitos térmicos impuestos a los componentes de refrigeradores de
carga de sobrealimentación. Los materiales utilizados hasta ahora
para cámaras colectoras, por ejemplo poliamida, no siempre pueden
resistir estas condiciones térmicas bajo solicitaciones de presión
interior correspondientemente elevadas. En particular, a altas
temperaturas, surgen oxidaciones que pueden llevar finalmente a la
destrucción del refrigerador. En general, debido a los costes
claramente mayores se descarta, por consideraciones económicas, el
uso de cámaras colectoras metálicas, que podrían hacer frente a las
cargas, o de materiales sintéticos especiales de muy alto valor. En
consecuencia, resulta desventajoso en dicho refrigerador de aire de
sobrealimentación el hecho de que éste, en la configuración
conocida, no satisface los requisitos técnicos necesarios en un
futuro.
En los refrigeradores de refrigerante se usan
también componentes de material sintético. Tales son, por ejemplo,
los depósitos de agua de refrigeradores de refrigerante o de
calefactores, carcasas de termostatos o de bombas de agua o tubos o
grupos de tubos. Dichos componentes de material sintético que
conducen refrigerantes pueden envejecer por efecto del propio
refrigerante. Este proceso es conocido como hidrólisis.
El documento EP 0791798 A1 da a conocer un
depósito colector de un intercambiador de calor de material
sintético con un revestimiento interno.
La invención se basa en el problema de
perfeccionar un transmisor de calor o, en particular, componentes de
conducción de refrigerante o de aire, como, por ejemplo, un
refrigerador de aire de sobrealimentación, un refrigerador de
refrigerante o, por ejemplo, los depósitos de agua de refrigeradores
de refrigerante o de calefactores, carcasas de termostatos o de
bombas de agua o tubos o grupos de tubos, del tipo citado al
principio, de tal modo que éstos se puedan fabricar de forma
económica y, simultáneamente, satisfagan los requisitos
térmicos.
Este problema se resuelve con las
características previstas en la reivindicación 1.
Según la invención, se prevé que las partes
conductoras de aire o de refrigerante, como por ejemplo la cámara de
entrada y/o la cámara de salida para un medio a refrigerar u otras
partes conductoras de refrigerante, consten, por ejemplo, de un
material sintético termoplástico y estén provistas, al menos en
algunas zonas, de un recubrimiento superficial.
Por medio de tal construcción, que se apoya
básicamente en una configuración de cámara de entrada o salida ya
usual hasta ahora y que, por tanto, resulta muy económica, y
mediante un revestimiento superficial adicional, que aumenta
claramente la capacidad de carga térmica de la cámara colectora
debido a su acción inhibidora de la oxidación, puede realizarse un
transmisor de calor, en particular un refrigerador de aire de
sobrealimentación, que sea aceptable en términos económicos y que
satisfaga los requisitos impuestos atendiendo a puntos de vista
térmicos. Con respecto a la acción de reducción de la hidrólisis
puede utilizarse también un recubrimiento superficial, tal como por
ejemplo un barniz.
Asimismo, en términos de estabilidad, pueden
lograrse ventajas por medio de una configuración de este tipo, ya
que los materiales usuales, como poliamida, son en general más
dúctiles que los materiales resistentes a altas temperaturas. Estos
materiales usuales se pueden procesar de una manera más sencilla y
las herramientas necesarias para el tratamiento están sometidas a un
desgaste más reducido, con lo que se eleva la vida útil de la
herramienta. En este caso, el recubrimiento superficial se realiza
preferentemente con polisiloxano, epoxifenol, barniz de
poliamida-imida o un material de poliéster y se
aplica sobre un material de base tal como por ejemplo, poliamida. A
través de ensayos se ha constatado que un recubrimiento superficial
con un espesor de 0,001 mm a 0,1 mm, preferentemente de 0,01 mm a
0,1 mm y de forma especialmente preferida de 0,015 mm a 0,05 mm,
ofrece ya claras mejoras de la compatibilidad térmica. Los
recubrimientos relativamente delgados tienen la ventaja de que son
más elásticos y no se vuelvan quebradizos tan rápidamente como los
recubrimientos más gruesos.
De forma particularmente ventajosa, la invención
puede utilizarse en un refrigerador de aire de sobrealimentación
para impedir una oxidación de la superficie de la cámara a altas
temperaturas del aire de sobrealimentación. Cuando se utiliza la
invención en un refrigerador de refrigerante, el refrigerador puede
protegerse con la capa superficial contra una hidrólisis del
material y se puede elevar así la vida útil del refrigerador.
En los dibujos está representado un ejemplo de
realización de la invención que se describe con más detalle a
continuación.
En los dibujos, las figuras muestran:
la figura 1, una representación en perspectiva
de una cámara colectora de un refrigerador de aire de
sobrealimentación; y
la figura 2, una representación en sección de la
cámara colectora según la figura 1.
Un ejemplo de realización de la invención se
explica, por ejemplo, a través de un refrigerador de aire de
sobrealimentación. Sin embargo, según la invención, en su lugar son
imaginables también otros componentes anteriormente citados. La
figura 1 muestra una representación en perspectiva de una cámara
colectora 10 del refrigerador de aire de sobrealimentación no
representado con detalle. Esta cámara colectora 10, que representa
una cámara de entrada de aire de sobrealimentación, consta de un
material sintético en forma de poliamida. La cámara de entrada de
aire de sobrealimentación sirve para conducir aire de
sobrealimentación caliente 12 desde un motor de combustión interna
de un vehículo automóvil hasta un bloque de tubos de aletas no
representado y, simultáneamente, para distribuirlo a los tubos. En
una configuración similar o idéntica, dicha cámara podría realizarse
también como cámara de salida de aire de sobrealimentación. Un
bloque de tubos de aletas para intercambiadores de calor es en
general conocido y, por tanto, no será descrito aquí con más
pormenor.
La cámara colectora 10 presenta una conexión 14
que está unida con un conducto de alimentación en la dirección del
motor de combustión interna, y una superficie 16 de conexión a una
placa de tubos que está en contacto directo o bien, provista de una
junta, está en contacto con una placa de tubos del bloque de tubos
de aletas.
La figura 2 muestra una representación en
sección a través de la cámara colectora 10 según la figura 1, en la
que se puede apreciar que la cara dirigida hacia dentro de la cámara
de recolección 10 está provista de un recubrimiento 18 de protección
contra la oxidación. En este caso el recubrimiento superficial 18
consta preferentemente de polisiloxano, epoxifenol, barniz de
poliamida-imida o un material de poliéster,
constando la propia cámara colectora, por ejemplo, de un material de
base usual en forma de poliamida o similar.
Las pruebas han demostrado que pueden utilizarse
como material de base para resistencias a la temperatura de hasta
160ºC, preferentemente poliamida tal como por ejemplo
PA66-GF30 (poliamida) con un porcentaje en peso de
fibra de vidrio del 30%, para temperaturas de hasta 200ºC,
preferentemente poliftalamida, tal como PPA-GF40
(poliftalamida) con un porcentaje en peso de fibra de vidrio del
40%, y para temperaturas por encima de 200ºC, preferentemente
sulfuro de polifenileno, tal como PPS-GF40 (sulfuro
de polifenileno) con un porcentaje en peso de fibra de vidrio
también del 40%. En lugar de los porcentajes de fibra de vidrio
indicados, pueden utilizarse también otros porcentajes en otros
niveles porcentuales o bien a base de carbono u otros materiales.
Alternativamente, podría utilizarse también un material amorfo, tal
como poliétersulfona (PES) o polieterimida (PEI).
Como material para el recubrimiento superficial
resulta adecuado, por ejemplo, un material de poliéster (U04KD004 de
BASF AG). Los siguientes materiales son adecuados también para un
recubrimiento: materiales parcialmente cristalinos, tales como
poliariletercetona (PEEK), poliftalamida (PPA) o una poliamida
parcialmente aromática (como, por ejemplo, PA6T), o polímeros
líquidos cristalinos (LCP).
Para recubrir las cámaras colectoras con el
material de recubrimiento superficial, puede utilizarse cualquier
procedimiento de recubrimiento corriente. Sin embargo, puede
utilizarse preferentemente un procedimiento de pulverización,
inmersión o pintura. Asimismo, son eventualmente ventajosos
procedimientos tales como CVD (deposición química en fase de vapor),
PVD (deposición física en fase de vapor), espolvoreado o procesos
galvánicos.
Claims (10)
1. Refrigerador de aire de sobrealimentación
o refrigerador de refrigerante, en particular para vehículos
automóviles, que comprende un bloque de tubos de aletas y al menos
una cámara de entrada y al menos una cámara de salida para un medio,
en el que la cámara de entrada y/o la cámara de salida son de un
material sintético termoplástico y al menos en algunas zonas están
provistas de un recubrimiento superficial, caracterizado
porque el recubrimiento superficial es un recubrimiento de
protección contra la oxidación o un barniz de protección contra la
oxidación, presentando el recubrimiento superficial un espesor de
recubrimiento comprendido entre 0,001 mm y 0,1 mm, preferentemente
entre 0,01 mm y 0,1 mm.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el material sintético es poliftalamida
(PPA), sulfuro de polife1nileno (PPS) o poliamida (PA).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque se han añadido al material sintético
materiales de refuerzo, en particular fibras de vidrio y/o
carbono.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 ó
3, caracterizado porque el material sintético se presenta
como un material amorfo, tal como PES (poliariletersulfona) o PEI
(polieterimida), pero preferentemente policarbonato (PC).
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
recubrimiento superficial (18) se realiza con polisiloxano o un
material de poliéster o con un material parcialmente cristalino, tal
como PEEK (poliariletercetona), PPA o PA6T, o un material cristalino
líquido tal como
LCP.
LCP.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
recubrimiento superficial (18) presenta un espesor de recubrimiento
comprendido entre 0,001 mm y 0,1 mm, preferentemente entre 0,01 mm y
0,1 mm.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara
de entrada y la cámara de salida presentan un espesor de pared de
aproximadamente 1,0 mm a 4,5 mm.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
recubrimiento superficial está presente sobre la superficie
orientada hacia el interior de la cámara de entrada y/o de la cámara
de salida.
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
recubrimiento superficial está presente sobre las superficies
orientadas hacia el interior y hacia el exterior de la cámara de
entrada y/o la cámara de salida.
10. Procedimiento para aplicar un recubrimiento
superficial sobre la cámara de entrada y/o la cámara de salida de un
transmisor de calor según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el recubrimiento superficial
se realiza mediante un procedimiento de barnizado por pulverización
o un procedimiento de barnizado por inmersión.
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