ES2333861T3 - Intercambiador de calor con colector y caja colectora de fabricacion simplificada, en especial para vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Conjunto de colector/caja colectora que comprende una caja colectora que cubre a un colector provisto de orificios alargados (26) adecuado para recibir cada a uno un extremo de un tubo, estando el colector (18) y la caja colectora (20) constituidos por dos semi-cáscaras generalmente simétricas de parte y otra de un plano de unión común (P) y que presentan unas juntas planas respectivas (22,24) ensambladas según dicho plano de unión, estando las dos semi-cáscaras (18, 20) formadas con unas semi-tuberías (34, 36) generalmente simétricas con respecto al plano de unión (P), para formar una tubería completa (38), cuando las dos semi-cáscaras se ensamblan entre sí, prosiguiéndose las juntas planas (22, 24) de las dos semi-cáscaras (18, 20) al nivel de las semi-tuberías (34, 36), teniendo las semi-cáscaras (18, 20) cada una una sección rectangular y teniendo las semi-tuberías (34, 36) cada una una sección de forma sensiblemente semi-circular.
Description
Intercambiador de calor con colector y caja
colectora de fabricación simplificada, en especial para vehículo
automóvil.
La invención se refiere al sector de los
intercambiadores de calor, en particular para los vehículos
automóviles.
Se refiere más concretamente a un intercambiador
de calor que comprende un haz de tubos, al menos un colector en el
cual desembocan los tubos del haz, así como una caja colectora
dispuesta sobre el colector.
Un tal intercambiador de calor puede constituir,
por ejemplo, un radiador de refrigeración del motor del vehículo, un
radiador de calefacción de la cabina, o incluso un evaporador o un
condensador de un circuito de climatización.
En un intercambiador de calor de este tipo, el
haz de tubos está habitualmente montado entre dos cajas colectoras
mediante sus colectores respectivos, y es apto para ser recorrido
por un fluido. En el caso de un radiador de refrigeración del motor
o de un radiador de calefacción de la cabina, este fluido es el
líquido que sirve para la refrigeración del motor. En el caso de un
evaporador o de un condensador de climatización, este fluido es un
fluido refrigerante.
En los intercambiadores de calor conocidos, el
colector está hecho habitualmente en la forma de una placa que está
provista de orificios para recibir los extremos de los tubos del
haz. Estos orificios están generalmente bordeados por un collarín
para facilitar un montaje estanco entre el colector y los tubos del
haz. Este montaje puede realizarse ya sea por soldadura, o bien
mediante una junta de estanqueidad.
Por su lado, la caja colectora dispuesta sobre
el colector está configurada para cooperar de manera estanca con
este. La caja colectora puede realizarse en la forma de una pieza
metálica conectada por soldadura al colector.
También es conocido utilizar cajas colectoras de
materia plástica insertadas sobre el colector, mediante medios de
unión, en particular unas garras, de los que está provisto este
último.
En todos los casos, el colector y la caja
colectora constituyen unas piezas específicas muy diferentes que
están concebidas para cooperar entre sí.
Del documento
JP-A-03099736 se conoce un conjunto
de colector/caja colectora, el colector y la caja colectora
constituidos por dos semi-cáscaras en forma de dos
semi-tuberías simétricas. El colector está provisto
de un agujero alargado para recibir a un extremo de un tubo.
La invención se propone simplificar la
realización de un conjunto de colector/caja colectora y mejorar la
pérdida de carga del fluido que circula por el interior del conjunto
de colector/caja colectora y de los tubos.
A tal efecto, la invención comprende las
características según la reivindicación 1.
De este modo se puede realizar el colector y la
caja colectora a partir de piezas idénticas, a saber dos
semi-cáscaras, destinadas a ser unidas entre sí.
Ello no excluye que se deban llevar a cabo
operaciones específicas para realizar una de las
semi-cáscaras, por ejemplo aquella destinada a
formar el colector.
Efectivamente, será necesario disponer orificios
en la semi-cáscara que forma colector para la
recepción de los tubos del haz.
En todos los casos, la fabricación del colector
y de la caja colectora se ve simplificada puesto que estos dos
componentes utilizan la misma semi-cáscara en la
base. De este modo, el colector y la caja colectora pueden obtenerse
mediante herramientas comunes.
Por otro lado, la presencia de una junta plana
facilita y mejora la unión estanca entre las dos
semi-cáscaras.
En una forma de realización preferida de la
invención, las dos semi-cáscaras son metálicas, por
ejemplo de aluminio, y sus juntas planas respectivas están
ensambladas por soldadura.
Según un primer modo de realización, las juntas
planas respectivas están formadas hacía el exterior de las
semi-cáscaras.
De este modo, las juntas planas así formadas
hacía el exterior se mantienen ventajosamente mediante al menos una
garra.
Según un segundo modo de realización, las juntas
planas respectivas están formadas hacía el interior de las
semi-cáscaras.
Esto permite, en especial, disminuir la
ocupación de espacio de la caja colectora. Además, una de las juntas
planas así formadas hacía el interior forma ventajosamente un tope
con respecto a los tubos del haz.
Las juntas planas pueden tener unas huellas
respectivas de formas conjugadas destinadas a encajarse mutuamente
por cooperación de forma para asegurar un soporte en posición de las
dos semi-cáscaras.
Una caja colectora de intercambio de calor
comprende una o varias tuberías que sirven para la entrada o la
salida de un fluido caloportador.
Según la invención, las dos
semi-cáscaras están formadas con unas
semi-tuberías generalmente simétricas con respecto
al plano de unión, para formar una tubería completa (también llamada
"travesaño"), cuando las dos semi-cáscaras se
ensamblan entre sí.
Preferentemente, las
semi-cáscaras están hechas cada una por conformado
de una chapa metálica. Por el término "conformado", se
entiende designar al menos una operación mecánica clásica, tal como
por ejemplo un embutido, un plegado, un apisonamiento, etc.
De este modo, cuando las dos
semi-cáscaras están constituidas cada una por una
semi-tubería, las semi-tuberías
también se realizan durante el conformado de las dos
semi-cáscaras.
La presencia de juntas planas permite formar
diferentes disposiciones.
De este modo, se puede prever que al menos una
de las juntas planas se prolongue hacía el exterior mediante una
lengüeta que sirve, por ejemplo, para el posicionamiento y/o la
fijación del intercambiador de calor.
En una aplicación preferente de la invención, el
intercambiador de calor comprende también unas intercalaciones
onduladas colocadas entre los tubos, estando el conjunto formado por
soldadura.
En la descripción que sigue, hecha a título de
ejemplo, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
- la figura 1 es una vista parcial de lado de un
intercambiador de calor según la invención;
- la figura 2 es una vista en sección
transversal según la línea II-II de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en perspectiva de un
conjunto de colector-caja colectora según la
invención, en otra forma de realización;
- la figura 4 es una vista parcial en
perspectiva de un intercambiador de calor según la invención, en el
cual el colector y la caja colectora están ambos formados cada uno
con una semi-tubería;
- la figura 5 es una vista en sección análoga a
la de la figura 2 en otra forma de realización; y
- la figura 6 es una vista parcial en sección de
dos juntas planas provistas de medios de mantenimiento.
Se hace referencia en primer lugar conjuntamente
a las figuras 1 y 2 que muestran parcialmente un intercambiador de
calor 10 según la invención que comprende un haz 12 formado por
tubos planos 14, paralelos entre sí, y entre los cuales están
dispuestas unas intercalaciones onduladas 16.
En al menos uno de los extremos del haz 12, los
tubos 14 son recibidos en un colector 18, el cual está coronado por
una caja colectora 20 para constituir un volumen que se comunica con
los tubos 14 del haz. El conjunto puede así ser recorrido por un
fluido caloportador que intercambia calor con un flujo de aire que
barre el haz.
En su otro extremo, los tubos 14 del haz son
ventajosamente recibidos en un colector idéntico o similar (no
representado), también coronado por una caja colectora (no
representada).
Tal como se ve en la figura 2, el colector 18 y
la caja colectora 20 están constituidos por dos
semi-cáscaras generalmente simétricas, ensambladas
de parte y otra de un plano de unión P. En el ejemplo de realización
representado, estas dos semi-cáscaras son idénticas
y presentan unas juntas planas respectivas 22 y 24 formadas en la
periferia de las cáscaras y hacía el exterior.
Las dos semi-cáscaras 18 y 20
están realizadas ventajosamente por conformado y en particular por
embutido de una chapa metálica, preferentemente de aluminio o de
aleación a base de aluminio. Estas dos semi-cáscaras
están formadas a partir de los mismos elementos de base y con las
mismas herramientas. La única diferencia reside aquí en el hecho de
que la semi-cáscara que forma el colector 18 debe
ser además mecanizada para formar unos orificios alargados 26
(Figura 2) aptos para recibir cada uno a un extremo de un tubo 14.
Estos orificios están ventajosamente formados por troquelado en
prensa. Están ventajosamente rodeados cada uno por un collarín que
mejora la unión entre el tubo y el colector.
En el ejemplo de realización representado, todos
los demás componentes del intercambiador de calor están hechos de
metal, preferentemente del mismo metal o aleación metálica que el
colector y la caja colectora. El conjunto se ensambla por soldadura,
ventajosamente por paso en el horno, en el transcurso de una misma
operación.
De este modo, el ensamblado del colector y de la
caja colectora está hecho en un mismo plano de unión con un adosado
plano contra plano mediante unas juntas planas 22 y 24.
Esta concepción permite tener embutidos poco
profundos, lo cual constituye un ahorro de materia. Además, una
determinada parte del embutido puede ser común a las dos
semi-cáscaras, lo cual permite reducir los tiempos
de fabricación.
Por otro lado, el adosado plano contra plano
permite obtener una buena soldadura. Finalmente, la presencia de
unas juntas planas 22 y 24, que se extienden en la periferia y por
el exterior del conjunto de colector/caja colectora, forma un
elemento que sobresale. Este elemento que sobresale puede servir,
por ejemplo, para el calado del intercambiador de calor en una caja.
Esto presenta un interés en especial cuando el intercambiador de
calor debe ser introducido y montado en una caja de un aparato de
calefacción y/o de climatización de vehículo automóvil.
Se hace referencia ahora a la figura 3 que
muestra un conjunto de colector/caja colectora análogo al de las
figuras 1 y 2, pero en una variante de realización. La diferencia
principal reside aquí en el hecho de que una de las juntas planas, a
saber la junta plana 22, comprende dos lengüetas que sobresalen 28 y
30 que pueden servir, por ejemplo, para el calado del intercambiador
de calor en una caja (no representada). Se distingue también en la
figura 3 una garra 32 que sirve para el soporte de las dos juntas
planas entre sí.
En la forma de realización de la figura 4, que
es similar a la de las figuras 1 y 2, las
semi-cáscaras respectivas 18 y 20 están constituidas
cada una por unas semi-tuberías 34 y 36 que tienen
cada una una sección de forma sensiblemente
semi-circular. Estas dos
semi-tuberías son generalmente simétricas con
respecto al plano de unión. De este modo, cuando las dos
semi-cáscaras son ensambladas mutuamente, las
semi-tuberías 34 y 36 forman conjuntamente una
tubería completa 38, también llamada "travesaño".
Esta tubería sirve para la entrada o para la
salida de un fluido caloportador que circula por el intercambiador
de calor. Como se puede constatar en la figura 4, las juntas planas
respectivas 22 y 24 de las dos semi-cáscaras se
prosiguen al nivel de las semi-tuberías 34 y 36,
mejorando así la unión estanca de estas dos
semi-tuberías entre sí.
Las dos semi-tuberías 34 y 36
están ventajosamente realizadas por conformado, en particular por
embutido, al mismo tiempo que las dos semi-cáscaras,
lo cual facilita en este caso también la fabricación. La interfaz
con las tuberías puede realizarse mediante un elemento soldado que
rodea a las dos semi-cáscaras.
Esta forma de realización ofrece la ventaja de
permitir una conexión de manera oblonga, incluso rectangular, con la
caja de agua. Esto permite también una disminución de la altura de
la caja colectora, lo cual se traduce en una disminución de la
materia implicada y una reducción en la ocupación de espacio.
De ello resulta también la ventaja de conservar
la sección de paso del líquido constante, sin generar aumento de la
velocidad del líquido en su paso por la tubería o travesaño.
Esta concepción permite una conexión de una
tubería ya sea lateralmente sobre la caja colectora, o bien en un
extremo de esta última.
La forma de realización de la figura 5 difiere
de la de la figura 2 por el hecho de que las juntas planas
respectivas 22 y 24 están formadas hacía el interior de las
semi-cáscaras, en lugar del exterior. En estas
condiciones, el conformado de las semi-cáscaras no
puede obtenerse solamente por embutido y necesita al menos una
operación suplementaria para llevar las juntas planas hacía el
interior.
El hecho de tener unas juntas planas dirigidas
hacia el interior permite disminuir la ocupación de espacio de la
caja colectora. Además, una de las juntas planas, aquí la junta 22
forma un tope con respecto a los tubos 14 del haz 12. Esto permite
posicionar automáticamente los tubos en dirección axial con respecto
a la caja colectora.
El hecho de que las juntas planas 22 y 24 estén
aquí giradas hacía el interior no impide la realización de elementos
que sobresalen hacía el exterior, análogos a las lengüetas 28 y 30
descritas anteriormente. Efectivamente estos elementos pueden
obtenerse fácilmente mediante operaciones mecánicas clásicas, por
ejemplo mediante un doble plegado.
En la forma de realización de la figura 6, las
juntas planas 22 y 24 tienen unas huellas respectivas 40 y 42 de
formas conjugadas destinadas a encajarse mutuamente por cooperación
de forma para asegurar un soporte en posición de las dos
semi-cáscaras. En el ejemplo representado, estas
huellas se obtienen mediante un plegado en U de cada una de las
juntas planas. Estas huellas pueden ser realizadas sobre la
totalidad, o bien sobre porción de la periferia de las
semi-cáscaras.
La disposición de tales huellas se aplica tanto
a las juntas planas dirigidas hacia el exterior (Figura 2) como a
las juntas planas dirigidas hacia el interior (Figura 5).
La invención halla una aplicación particular en
los intercambiadores de calor de vehículos automóviles. Un tal
intercambiador de calor puede constituir, por ejemplo, un radiador
de refrigeración del motor del vehículo, un radiador de calefacción
de la cabina, o incluso un evaporador o un condensador de un
circuito de climatización.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el
máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet JP 03099736 A [0009]
Claims (12)
1. Conjunto de colector/caja colectora que
comprende una caja colectora que cubre a un colector provisto de
orificios alargados (26) adecuado para recibir cada a uno un extremo
de un tubo, estando el colector (18) y la caja colectora (20)
constituidos por dos semi-cáscaras generalmente
simétricas de parte y otra de un plano de unión común (P) y que
presentan unas juntas planas respectivas (22,24) ensambladas según
dicho plano de unión, estando las dos semi-cáscaras
(18, 20) formadas con unas semi-tuberías (34, 36)
generalmente simétricas con respecto al plano de unión (P), para
formar una tubería completa (38), cuando las dos
semi-cáscaras se ensamblan entre sí, prosiguiéndose
las juntas planas (22, 24) de las dos semi-cáscaras
(18, 20) al nivel de las semi-tuberías (34, 36),
teniendo las semi-cáscaras (18, 20) cada una una
sección rectangular y teniendo las semi-tuberías
(34, 36) cada una una sección de forma sensiblemente
semi-circular.
2. Conjunto de colector/caja colectora según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las dos
semi-cáscaras (18,20) son metálicas, por ejemplo de
aluminio, y por el hecho de que sus juntas planas respectivas
(22,24) están ensambladas por soldadura.
3. Conjunto de colector/caja colectora según
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por
el hecho de que las juntas planas respectivas (22,24) están formadas
hacía el exterior de las semi-cáscaras.
4. Conjunto de colector/caja colectora según la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que las
juntas planas (22, 24) formadas hacía el exterior están soportadas
por al menos una garra (32).
5. Conjunto de colector/caja colectora según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por
el hecho de que las juntas planas respectivas (22,24) están formadas
hacía el interior de las semi-cáscaras.
6. Conjunto de colector/caja colectora según la
reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que una de
las juntas planas (22,24) formadas hacía el interior forma un tope
con respecto a los tubos (14) de un haz (12) de un intercambiador de
calor.
7. Conjunto de colector/caja colectora según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por
el hecho de que las juntas planas (22,24) tienen unas huellas
respectivas (40,42) de formas conjugadas destinadas a encajarse
mutuamente por cooperación de forma para asegurar un soporte en
posición de las dos semi-cáscaras.
8. Conjunto de colector/caja colectora según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por
el hecho de que las dos semi-cáscaras (18,20) están
hechas cada una por conformado de una chapa metálica.
9. Conjunto de colector/caja colectora según la
reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que las dos
semi-tuberías (34,36) también se realizan durante el
conformado de las dos semi-cáscaras (18, 20).
10. Conjunto de colector/caja colectora según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por
el hecho de que al menos una de las juntas planas (22,24) se
prolonga hacía el exterior mediante una lengüeta (28; 30) que sirve,
por ejemplo, para el posicionamiento y/o la fijación del
intercambiador de calor.
11. Intercambiador de calor que comprende al
menos un conjunto de colector/caja colectora según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores así como un haz de tubos, desembocando
dichos tubos en el colector.
12. Intercambiador de calor según la
reivindicación 11, en el cual hay unas intercalaciones onduladas
(16) dispuestas entre los tubos (14) del haz.
Applications Claiming Priority (2)
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