ES2564806T3 - Placa colectora mejorada, caja colectora e intercambiador de calor que comprende tal placa colectora - Google Patents

Placa colectora mejorada, caja colectora e intercambiador de calor que comprende tal placa colectora Download PDF

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ES2564806T3 ES06709277.5T ES06709277T ES2564806T3 ES 2564806 T3 ES2564806 T3 ES 2564806T3 ES 06709277 T ES06709277 T ES 06709277T ES 2564806 T3 ES2564806 T3 ES 2564806T3
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Abstract

Placa colectora (2; 40) que tiene un alma (4; 42) perforada por agujeros (6, 44) para recibir tubos (20) de un haz de un intercambiador de calor, estando los agujeros (6; 44) rodeados cada uno por un cuello (8; 46) que presenta dos pares de lados opuestos, (10, 12; 50, 52) y en el cual la placa colectora (2; 40) comprende un borde levantado (16; 56) en su periferia, caracterizada por que al menos un primer lado (12a; 52b) de un cuello (8; 46) está formado directamente por el borde levantado (16; 56), mientras que al menos un segundo lado (10; 50a) del citado cuello (8; 46) sale del alma (4; 42) de la placa colectora (2; 40).

Description

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DESCRIPCION
Placa colectora mejorada, caja colectora e intercambiador de calor que comprende tal placa colectora
La invencion concierne a una placa colectora para un intercambiador de calor, en particular para vehlculos automoviles. La invencion concierne tambien a una caja colectora y a un intercambiador de calor que comprende tal placa colectora.
Los intercambiadores de calor comprenden generalmente un colector unido a un haz de tubos. Clasicamente, este colector puede estar formado por una placa colectora cubierta por una tapa.
La invencion concierne de modo mas particular a una placa colectora que tiene un alma perforada por agujeros para recibir los tubos de un haz de un intercambiador de calor, estando los agujeros rodeados cada uno por un cuello que presenta dos pares de lados opuestos, y en el cual la placa colectora comprende un borde levantado en su periferia.
Tales placas colectoras estan realizadas de maneras diversas. Asl, el borde levantado de la placa colectora puede formar una garganta para recibir una tapa de material plastico engarzado en la misma.
Tal placa colectora puede igualmente recibir una tapa de metal, por ejemplo de aluminio, soldada al borde periferico de la placa colectora.
Placas colectoras conocidas presentan cuellos que estan formados por punzonado y levantamiento o perforacion de la placa. Los tubos son insertados en estos cuellos y el conjunto es soldado para formar el intercambiador de calor.
El documento US2003/0217838 muestra una placa colectora de este tipo.
La utilizacion de tales cuellos puede constituir un inconveniente en ciertos casos. En efecto, a fin de reducir el volumen, la anchura de la placa colectora queda definida generalmente por la anchura de los tubos anadida al espesor de los cuellos. Estos ultimos representan un volumen no despreciable.
Por otra parte, es conocido utilizar tubos que presentan un espesor relativamente limitado, denominados “planos”. La resistencia mecanica de los intercambiadores que les comprenden es la del conjunto formado por el tubo y el cuello del agujero que le recibe, una vez realizada la soldadura. El pequeno espesor de estos tubos constituye por tanto una debilidad del conjunto.
La invencion se propone mejorar la situacion.
A tal efecto, se propone una placa colectora que tiene un alma perforada por agujeros para recibir tubos de un haz de un intercambiador de calor, estando los agujeros rodeados cada uno por un cuello que presenta dos pares de lados opuestos, y en el cual la placa colectora comprende un borde levantado en su periferia. En esta placa colectora, al menos un primer lado de un cuello esta formado directamente por el borde levantado, mientras que al menos un segundo lado del citado cuello sale del alma de la placa colectora.
Este tipo de placa colectora es extremadamente ventajoso por que la misma utiliza el borde levantado de la placa colectora para formar un lado de un cuello que rodea a un agujero que recibe un tubo. Se economiza asl, el espacio ocupado normalmente por este cuello. Debido a esto, se puede disminuir el volumen del intercambiador de calor, o bien aumentar las prestaciones del intercambiador aumentando las dimensiones de los tubos.
La invencion concierne tambien a una caja colectora y a un intercambiador de calor que comprende tal placa colectora.
Ventajosamente, una vez ensamblado el intercambiador, el segundo lado es soldado al primer lado.
Este tipo de intercambiador de calor es extremadamente interesante por que el mismo ofrece una resistencia mecanica mejorada. En efecto, la soldadura de un lado del cuello al borde levantado permite, una vez que haya sido soldado el intercambiador, repartir los esfuerzos ejercidos sobre el tubo no solamente sobre el cuello, sino tambien sobre el conjunto de la placa colectora.
En un modo de realizacion, el haz comprende una fila de tubos, y cada cuello comprende un par de primeros lados opuestos uno al otro.
En otro modo de realizacion, el haz comprende dos filas de tubos, y cada cuello comprende un primer lado y un segundo lado que le es opuesto.
Los segundos lados del cuello, salidos del alma, pueden extenderse hacia el interior del colector o hacia el exterior del colector, es decir hacia el haz de tubos.
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El borde levantado de la placa colectora puede formar una garganta apropiada para recibir una junta de estanqueidad as! como una tapa de plastico engarzable. El borde levantado puede igualmente ser apropiado para recibir una tapa a la cual puede ser soldado.
Otras ventajas y caracterlsticas de la invencion se pondran de manifiesto mejor en la lectura de la descripcion que sigue de ejemplos dados a tltulo ilustrativo y no limitativo que se deducen de los dibujos, en los cuales.
- la figura 1 representa una vista desde arriba de una placa colectora de un intercambiador de calor de acuerdo con la invencion;
- la figura 2 representa una vista en corte segun el eje II-II de la figura 1, en la cual una tapa cubre la placa colectora y un tubo es recibido en un agujero que la misma comprende;
- la figura 3 representa una vista en corte segun el eje III-III de la figura 1, en la cual una tapa cubre la placa colectora y un tubo es recibido en un agujero que la misma comprende;
- la figura 4 representa una vista desde arriba de un segundo modo de realizacion en el cual la placa colectora recibe dos filas de tubos;
- la figura 5 representa una variante de la figura 4; y
- la figura 6 representa una vista en corte parcial de un detalle VI de la figura 4.
Como esta representado en la figura 1, una placa colectora 2 de un intercambiador de calor comprende un alma 4 de forma general rectangular, perforada por agujeros 6 de forma general rectangular bordeados por cuellos 8. El alma 4 es metalica y esta formada por ejemplo de una aleacion de aluminio.
Los agujeros 6 tienen dimensiones que les permiten recibir los tubos del haz del intercambiador de calor (representados en las figuras 2 y 3) del que forma parte la placa 2.
En el ejemplo aqul descrito, estos tubos son planos y comparten con los agujeros 6 un eje grande X-X y un eje pequeno Y-Y. Por tubo plano, se entiende un tubo de seccion de forma general oblonga, con dos lados grandes paralelos y dos lados pequenos que unen las extremidades respectivas de los lados grandes. Sin embargo, estos tubos podrlan ser de naturaleza diferente segun la aplicacion buscada.
Los cuellos 8 comprenden en este caso dos pares de lados opuestos respectivamente 10 y 12. Estos pares de lados se extienden segun los ejes X-X e Y-Y y corresponden respectivamente a “lados grandes” y “lados pequenos” del rectangulo que forma cada agujero.
De modo mas preciso, un par de lados 10 se extiende segun el eje XX. El mismo comprende dos lados 10a y 10b formados por punzonado y levantamiento o perforacion del alma 4.
El otro par 12 se extiende segun el eje pequeno Y-Y. El mismo comprende dos lados 12a y 12b formados por una porcion 14 de un borde levantado 16 del alma 4. El borde levantado 16 se extiende a todo lo largo de la periferia del alma 4.
El cuello 8 aparecera de modo mas claro a la vista de las figuras 2 y 3 que representan cortes parciales segun ejes II y III de la figura 1.
En las figuras 2 y 3, estan representados una tapa 18 de la caja colectora 2 as! como un tubo 20 del haz del intercambiador de calor de acuerdo con la invencion.
En la figura 2, se ha representado un corte que muestra el fondo de la tapa 18, as! como el lado 10a del par 10 del cuello 8. Un tubo 20 penetra un agujero 6 de la placa colectora 2, y entra en contacto, por una parte, con el par de lados 10 y, por otra, con el par de lados 12.
Como se ve mejor en esta figura, el lado 12a esta formado por una porcion del borde levantado 16 que forma aqul una garganta 22.
Esta garganta 22 recibe una tapa 18. Una junta periferica 24 esta interpuesta entre la tapa 18 y la garganta 22. La tapa 18 esta realizada aqul de material plastico, de donde la necesidad de la junta 24 a fin de asegurar la estanqueidad. Una extremidad 26 del borde levantado 16 puede ser abatida a fin de engarzar la tapa 18.
Como puede verse en esta figura, los lados 10 se extienden hacia el haz de tubos, desde la placa colectora 2.
Cuando el intercambiador es soldado, los lados 10 son soldados a los lados 12 como esta indicado por una flecha 30. Asl, cuando el tubo 20 es soldado al cuello 8, estos forman un conjunto solidario con el borde levantado 16, lo que mejora la resistencia mecanica del intercambiador asl formado.
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Ademas, estando formado el lado del cuello 8 segun el eje pequeno Y-Y por la porcion 14 del borde levantado 16 del alma 4, se obtiene una ganancia importante de espacio.
La figura 3 muestra una vista analoga a la figura 2, pero segun el eje III-III, que se situa en el medio de un agujero 6. Esta vista permite apreciar de modo mas concreto la soldadura del tubo en el seno del intercambiador.
Asl, no solamente el tubo 20 es soldado a los lados 10, sino que el mismo es soldado igualmente a la porcion 14, ademas de los lados 10 que igualmente son soldados a la porcion 14.
Esto permite reforzar la unidad mecanica que forma el conjunto tubo-cuello-placa.
Las figuras 4 y 5 muestran otro modo de realizacion. En este modo de realizacion, el intercambiador esta completamente soldado, es decir que la tapa no esta aqul engarzada sino dispuesta sobre el borde levantado de la placa colectora y soldada.
Ademas, en el ejemplo aqul descrito, este intercambiador comprende dos filas de tubos, y los cuellos estan aqul dirigidos hacia el interior de la caja colectora y no hacia el haz de tubos.
Como se puede ver en la figura 4, una placa colectora 40 comprende un alma 42 perforada por agujeros 44, bordeados por cuellos 46. Existen dos filas R1 y R2 de agujeros 44 y de cuellos 46 destinados a recibir tubos tales como los descritos anteriormente. El posicionamiento de los tubos en los agujeros 44 esta representado en llneas de puntos.
Los agujeros y los tubos presentan un eje grande X'X' y un eje pequeno Y'Y'.
En este modo de realizacion, los cuellos 46 comprenden dos pares 50 y 52 de lados opuestos que se expresan igualmente segun los X'X' e Y'Y'
El par 50 comprende dos lados 50a y 50b que estan realizados por punzonado y levantamiento o perforation del alma 42. Sin embargo, esta operation es realizada hacia el interior del colector formado por la placa colectora y su tapa, y no hacia el haz de tubos como se describio anteriormente.
El par 52 comprende dos lados 52a y 52b. El lado 52a es formado igualmente por punzonado y levantamiento o perforacion al mismo tiempo que el par 50. El lado 52b esta formado por una porcion 54 de un borde levantado 56 de la placa 40.
En la figura 5, se ha representado una variante de la figura 4 en la cual el intercambiador es denominado “ensamblado”. En lugar de formar los dos lados 52a por punzonado y levantamiento o perforacion del alma, estos son reducidos tanto como sea posible y los agujeros 44 de las filas R1 y R2 son alargados hasta comunicar a nivel de una zona de union.
Asl, extremidades de tubos correspondientes de filas diferentes estan en contacto Intimo. Porciones de lado 62a estan formadas por levantamiento del alma en la zona de union de los agujeros 44, y forman el lado 52a opuesto al lado 52b para cada fila de tubos. El lado 52a es por tanto compartido por un tubo de cada fila.
La figura 6 es una vista en corte parcial del detalle VI de la figura 4 segun el eje Z-Z. Esta vista permite apreciar mejor las operaciones de soldadura que haya que realizar en este intercambiador.
En efecto, como se indico anteriormente, lo cuellos 44 estan aqul dirigidos hacia “el interior”, y una flecha 60 indica la porcion 54 a nivel de la cual debe ser realizada la soldadura.
La description de los ejemplos anteriores se da a tltulo ilustrativo y no limitativo. El especialista en la materia sabra especialmente considerar todas las combinaciones de los modos de realizacion anteriormente descritos asl como de otras variantes.
En los ejemplos aqul descritos, los lados pequenos de los cuellos son los que generalmente estan formados por el borde levantado de la placa colectora. Sin embargo, se podrlan imaginar casos en los que los lados mayores estuvieran formados por el borde levantado, por ejemplo en la aplicacion de la invention a refrigeradores de gas, en los cuales los tubos estan “retorcidos”.
La invencion encuentra una aplicacion preferente a los intercambiadores de calor para vehlculos automoviles, por ejemplo a los refrigeradores de aire de sobrealimentacion. Sin embargo, esta 'pede ser aplicada a otros intercambiadores de calor, por ejemplo radiadores de refrigeration de motor o radiadores de calentamiento.
La extension de la invencion no esta limitada por sus ejemplos y es definida por las reivindicaciones que siguen.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Placa colectora (2; 40) que tiene un alma (4; 42) perforada por agujeros (6, 44) para recibir tubos (20) de un haz de un intercambiador de calor, estando los agujeros (6; 44) rodeados cada uno por un cuello (8; 46) que presenta dos pares de lados opuestos, (10, 12; 50, 52) y en el cual la placa colectora (2; 40) comprende un borde levantado (16; 56) en su periferia, caracterizada por que al menos un primer lado (12a; 52b) de un cuello (8; 46) esta formado directamente por el borde levantado (16; 56), mientras que al menos un segundo lado (10; 50a) del citado cuello (8; 46) sale del alma (4; 42) de la placa colectora (2; 40)
  2. 2. Placa colectora de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que los cuellos (8; 46) comprenden cada uno un par de segundos lados (10a, 10b; 50a, 50b) opuestos uno al otro, que salen del alma de la placa colectora.
  3. 3. Placa colectora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el borde levantado es apropiado para cooperar con una tapa (18) para formar una caja colectora para un intercambiador de calor.
  4. 4. Placa colectora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el borde levantado forma una garganta (22) apropiada para recibir una tapa (18) para formar una caja colectora para un intercambiador de calor.
  5. 5. Placa colectora de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 y 4 en combinacion con la reivindicacion 2, caracterizada por que los segundos lados (50a, 50b, 52a) de los cuellos se extienden en un lado de la placa colectora, entre la misma y la tapa.
  6. 6. Placa colectora de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que los segundos lados de los cuellos (10a, 10b) se extienden en un lado de la placa colectora, entre la misma y el haz.
  7. 7. Caja colectora para intercambiador de calor caracterizada por que la misma comprende una placa colectora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.
  8. 8. Caja colectora de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizada por que la misma comprende una tapa de material plastico y por que la citada tapa es apropiada para ser engarzada en la garganta por una extremidad (26) de la misma.
  9. 9. Caja colectora de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizada por que la misma comprende una junta (24) de estanqueidad dispuesta entre el fondo de la garganta y la tapa.
  10. 10. Intercambiador de calor caracterizado por que el mismo comprende una placa colectora de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 o una caja colectora de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9.
  11. 11. Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado por que, una vez ensamblado el intercambiador, el segundo lado (10; 50a) del citado cuello (8; 46) es soldado al primer lado (12a; 52b) del citado cuello (8; 46)
  12. 12. Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el mismo comprende un haz que comprende una fila de tubos, y por que cada cuello comprende un par de primeros lados opuestos uno al otro.
  13. 13. Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el mismo comprende un haz que comprende dos filas (R1, R2) de tubos, y por que cada cuello comprende un primer lado (52b) y un segundo lado (52a) que le es opuesto.
  14. 14. Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicacion 13, caracterizado por que el mismo segundo lado opuesto al primer lado de un cuello es compartido por las dos filas de tubos.
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