INTERCAMBIADOR DE CALOR, EN PARTICULAR RADIADOR AIRE/AIRE.

Intercambiador de calor, en particular un radiador de aire refrigerado por aire,

formado por un bloque (2) con unos primeros y segundos canales de circulación (7, 9), dispuestos en corriente cruzada entre sí, para un primer medio gaseoso que hay que refrigerar y un segundo medio gaseoso que refrigera, estando conectados los primeros canales de circulación (7) por el lado de entrada y de salida con unas cajas colectoras (3, 4) colocadas sobre el bloque (2), y estando dispuestos en los segundos canales de circulación (9) unos nervios (10), y estando dispuestos en los primeros canales de circulación (7) medios de intercambio de calor, estando formados los medios de intercambio de calor a modo de nervios ondulados interiores, caracterizado porque los medios de intercambio de calor presentan en la zona de entrada (7a) una capacidad de intercambio de calor menor que en la zona que viene a continuación, y porque en la zona de entrada (7a) está dispuesto un primer nervio ondulado interior (18) y en la zona restante un segundo nervio ondulado interior (19), presentando además los primeros canales de circulación (7) una longitud L1 y la zona de entrada (7a) una profundidad b y porque la profundidad b presenta el siguiente intervalo: 0,1 L1 ≤ b ≤ 0,2 L1

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor, en particular, a un radiador aire/aire según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los intercambiadores de calor de este tipo se han dado a conocer por los documentos DE-C 195 19 633 y DE-A 10 102 088. 5

Los radiadores aire/aire, en particular, los radiadores de aire de admisión refrigerados por aire, se fabrican generalmente en forma de corriente cruzada, estando conectados los canales de circulación para el gas que hay que refrigerar, por ejemplo el aire de admisión de un motor de combustión interna, por un sólo lado con cajas colectoras, las denominadas cajas de aire. Se conocen, esencialmente, dos tipos constructivos para los radiadores de este tipo es decir, por un lado, una forma constructiva de tubo plano, en la cual el bloque de 10 radiador está constituido por tubos planos y nervios ondulados dispuestos entre estos, por ejemplo según el documento DE-A 196 51 625. Por otro lado, se conoce una forma constructiva denominada forma empaquetada, en la cual los canales de circulación para ambos medios están formados por chapas de disco (placas planas) apiladas unas encima de otras, entre las cuales están dispuestos nervios ondulados y listones de conexión laterales. La totalidad del bloque es soldada indirectamente a continuación. 15

Un problema de estos radiadores aire/aire son las tensiones térmicas, las cuales resultan de diferencias de temperatura alta y que varían rápidamente entre ambos medios. Por ejemplo, el proceso de refrigeración durante el enfriamiento de aire de admisión para motores de combustión interna mediante aire del entorno es fuertemente estacionario, pudiendo aparecer diferencias de temperatura de cambio breve de 100 a 200 grados centígrados. En particular, en la zona de entrada de los tubos o de los canales de circulación para 20 el gas que hay que refrigerar, es decir el aire de admisión, resultan, como consecuencia de las grandes diferencias de temperatura, dilataciones las cuales pueden conducir a grietas o a faltas de estanqueidad del radiador.

En el documento DE-C 195 19 633 de la solicitante, se propuso, para un radiador de aire de admisión refrigerado por agua, para evitar dilataciones condicionadas térmicamente, prever unas juntas de dilatación en 25 el lado de entrada de aire, con lo cual se compensaba parcialmente la dilatación de los nervios ondulados en la dirección transversal. Por otro lado se propuso, para evitar la formación de burbujas de vapor de agua y de corrosión caliente en los tubos planos que conducen el agua de refrigeración, dimensionar la nervadura en la zona de entrada de los canales de aire de tal manera que en esta zona se transmitiese menos calor desde el aire de admisión caliente hacia el agua de refrigeración, por ejemplo mediante un nervio plano en la zona de 30 entrada de aire y un nervio ondulado hendido detrás de la zona de entrada. Estas medidas se propusieron para un radiador de aire de admisión refrigerado por líquido en forma constructiva de tubo plano, es decir, exclusivamente en el lado de carga de aire.

La presente invención se plantea el problema de mejorar de tal manera un intercambiador de calor del tipo mencionado al principio, en particular un radiador de aire de admisión refrigerado por aire, que las 35 tensiones condicionadas térmicamente sean reducidas y se eviten con ello grietas y fallos de estanqueidad en el radiador.

Este problema se resuelve mediante las características de la reivindicación 1. Según la invención están previstos en las zonas de entrada de los primeros canales de circulación, es decir de los canales de circulación para el gas caliente que hay que refrigerar, por ejemplo el aire de admisión, medios que impiden la 40 transmisión de calor en esta zona de entrada. En la zona de entrada, en la que el medio que hay que refrigerar está más caliente, se transmite por lo tanto menos calor que en la zona restante del canal de circulación a los canales de circulación contiguos con el medio de refrigeración, por ejemplo, aire. Gracias a esta medida, se pueden reducir de manera demostrable las puntas de tensión producidas por los procesos de refrigeración.

En los primeros canales de circulación, están dispuestos dos tipos diferentes de nervios ondulados, 45 los denominados nervios ondulados interiores, estando dimensionado el nervio ondulado interior que hay en la zona de entrada de tal manera que absorbe menos calor de su entorno, por ejemplo debido al pequeño valor de intercambio de calor lo que, por ejemplo se puede conseguir mediante una densidad de nervios menor o una superficie lisa. Además, el nervio ondulado interior presenta, en la zona de entrada, una conductibilidad térmica mayor y una mayor resistencia a la flexión. El nervio ondulado que se conecta a la zona de entrada 50 está, por el contrario, realizado a modo de nervio de alto rendimiento, es decir dotado de aletas y con una elevada densidad de nervios y absorbe, por lo tanto, un máximo de calor, que cede a los canales de refrigeración contiguos. Con ello se evitan sobrecalentamientos y, como consecuencia de ellos, puntas de tensión aumentadas.

Según otra estructuración ventajosa de la invención el bloque del intercambiador de calor está 55 fabricado en una forma empaquetada en sí conocida, es decir que los canales de circulación para ambos

medios gaseosos son similares, es decir que están limitados mediante placas planas y listones de perfil o de cierre que se extienden en dirección longitudinal, encontrándose en los canales de circulación nervios de pieza interior o piezas añadidas de turbulencia. En esta forma constructiva, se demuestran como especialmente ventajosas las medidas según la invención.

En otra estructuración de la invención, están previstas en los segundos canales de circulación, en los 5 cuales circula el medio de refrigeración gaseoso, por ejemplo aire, juntas de dilatación - las cuales son en sí conocidas por el estado de la técnica mencionado al principio. En este caso, las juntas de dilatación, las cuales están dispuestas aproximadamente adyacentes con respecto a la zona de entrada de los primeros canales de circulación para el medio refrigerante, están previstas como medidas adicionales. Gracias a ello, se compensa la dilatación transversal de los nervios ondulados en la zona de las juntas de dilatación y se reducen las 10 tensiones.

En otra estructuración de la invención están dispuestos, a ambos lados de las juntas de dilatación, unos nervios de menor altura, por ejemplo en forma de piezas añadidas de turbulencia, de manera que se da un aumento de la superficie de intercambio de calor también en la zona de la junta de dilatación. Por consiguiente, puede tener lugar también en la zona de la junta de dilatación un intercambio de calor suficiente 15 entre ambos canales de circulación contiguos.

Según otra estructuración ventajosa de la invención está previsto en la zona de entrada de los primeros canales de circulación para el gas (caliente) que hay que refrigerar un espesor de pared mayor, con lo cual se aumenta la rigidez. Un espesor de pared mayor se puede conseguir, de manera ventajosa, mediante la utilización de un manguito en la zona de entrada. 20

Un ejemplo de forma de realización de la invención está representado en el dibujo y se describe con mayor detalle a continuación. En el dibujo:

la figura 1 muestra un radiador aire/aire con dos juntas de dilatación,

la figura 2 muestra una sección a lo largo de la línea II-II a través del radiador según la figura 1,

la figura 3 muestra una sección a lo largo de la línea III-III a través del radiador según la figura 2, 25

la figura 4 muestra una denominada pieza añadida de turbulencia para la zona de la junta de dilatación,

la figura 5 muestra un nervio ondulado interior hendido, y

la figura 6 muestra un nervio ondulado interior liso.

La figura 1 muestra un intercambiador de calor como radiador de aire de admisión 1, el cual se puede 30 utilizar para la refrigeración de aire de admisión en motores de combustión interna mediante aire del entorno. Este intercambiador de calor 1 se puede utilizar, sin embargo, también para otros propósitos en los cuales un medio gaseoso caliente debe ser refrigerado por otro medio gaseoso. El radiador de aire de admisión 1 presenta un bloque 2, el cual está fabricado mediante la denominada forma empaquetada, y dos cajas colectoras 3, 4, las cuales están colocados encima del bloque...

1. Intercambiador de calor, en particular un radiador de aire refrigerado por aire, formado por un bloque (2) con unos primeros y segundos canales de circulación (7, 9), dispuestos en corriente cruzada entre sí, para un primer medio gaseoso que hay que refrigerar y un segundo medio gaseoso que refrigera, estando conectados los primeros canales de circulación (7) por el lado de entrada y de salida con unas cajas colectoras 5 (3, 4) colocadas sobre el bloque (2), y estando dispuestos en los segundos canales de circulación (9) unos nervios (10), y estando dispuestos en los primeros canales de circulación (7) medios de intercambio de calor, estando formados los medios de intercambio de calor a modo de nervios ondulados interiores, caracterizado porque los medios de intercambio de calor presentan en la zona de entrada (7a) una capacidad de intercambio de calor menor que en la zona que viene a continuación, y porque en la zona de entrada (7a) está dispuesto un 10 primer nervio ondulado interior (18) y en la zona restante un segundo nervio ondulado interior (19), presentando además los primeros canales de circulación (7) una longitud L1 y la zona de entrada (7a) una profundidad b y porque la profundidad b presenta el siguiente intervalo: 0,1 L1 ≤b ≤ 0,2 L1.

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer nervio ondulado interior (18) presenta un coeficiente de transmisión térmica inferior al del segundo nervio ondulado interior (19). 15

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer nervio ondulado interior (18) presenta un coeficiente de transmisión térmica superior al del segundo nervio ondulado interior (19).

4. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer nervio ondulado interior (18) presenta una superficie lisa, no hendida y el segundo nervio ondulado interior presenta 20 una superficie ocupada por unas aletas (20).

5. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el primer nervio ondulado interior (18) presenta una densidad de nervio inferior a la del segundo nervio ondulado interior (19).

6. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el primer 25 nervio ondulado interior (18) presenta una mayor resistencia a la flexión que el segundo nervio ondulado interior (19).

7. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el bloque (2) está fabricado de forma empaquetada, es decir que los primeros y segundos canales de circulación (7, 9) están formados por unas placas (8) planas y unos listones de cierre (11, 16) del lado longitudinal. 30

8. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los segundos canales de circulación (9) presenta, por lo menos parcialmente, unas juntas de dilatación (14, 15), adyacentes a las zonas de entrada (7a) de los primeros canales de circulación (7), que se extienden en la dirección longitudinal de circulación de los segundos canales de circulación (9).

9. Intercambiador de calor según la reivindicación 8, caracterizado porque las juntas de dilatación (14, 35 15) presentan, transversalmente con respecto a la dirección longitudinal de circulación, una anchura a, y porque la anchura a está en el siguiente intervalo: 0,05 L1 < a <= L1.

10. Intercambiador de calor según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque a ambos lados de la junta de dilatación (14, 15) están dispuestos unos elementos de nervio (16, 17) en el segundo canal de circulación (9). 40

11. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, 7, 8, 9 ó 10, caracterizado porque los primeros canales de circulación (7) presentan un espesor de pared reforzado en la zona de entrada (7a).

12. Intercambiador de calor según la reivindicación 11, caracterizado porque el espesor de pared está reforzado mediante un manguito introducido en la zona de entrada (7a).