Unidad de intercambio térmico e intercambiador de calor correspondiente, procedimiento de realización de una unidad de intercambio térmico.

Unidad de intercambio térmico entre un primer y un segundo fluidos,

la cual incluye:

- por lo menos un conducto (17) interior, que presenta una pluralidad de primeros canales (21)longitudinales internos para la circulación del primer fluido,

- una cubierta (19) exterior hueca en la que se aloja el mencionado conducto interior, y

- por lo menos dos paredes (19a) nervadas, dispuestas a uno y otro lado del mencionado conducto (17)interior, en contacto tanto con el mencionado conducto interior como con la mencionada cubiertaexterior, de modo que limiten una pluralidad de segundos canales (29) longitudinales para la circulacióndel segundo fluido, extendiéndose los mencionados segundos canales (29) de modo sensiblementeparalelo a los mencionados primeros canales (21),

- habiéndose realizado el mencionado conducto (17) interior en forma de una plancha,

- presentando la mencionada cubierta (19) exterior una forma general paralelepipédica hueca,

- presentando la cubierta (19) exterior dos paredes (51) laterales, que se extienden entre las paredes(19a) nervadas, caracterizada porque comprende

- las mencionadas paredes (51) laterales presentan una deformación local.

Unidad de intercambio térmico e intercambiador de calor correspondiente, procedimiento de realización de una unidad de intercambio térmico

El invento se refiere a una unidad de intercambio térmico según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un intercambiador de calor correspondiente, que comprende dicha unidad de intercambio térmico según la reivindicación 8. Se contempla también un procedimiento de realización de una unidad de intercambio térmico según el preámbulo de la reivindicación 13. Tal unidad de intercambio térmico y tal procedimiento se conocen por el documento WO 2005 033603.

El invento encuentra una aplicación particularmente ventajosa en el campo de los intercambiadores de calor de los vehículos automóviles, especialmente en los intercambiadores internos de los ciclos de climatización donde el fluido refrigerante a alta presión y alta temperatura intercambia calor con el mismo fluido refrigerante a baja presión y a baja temperatura.

Se conocen actualmente intercambiadores de calor para vehículos automóviles constituidos por un haz de tubos dispuestos paralelamente sobre una o varias hileras, siendo destinados dichos tubos a la circulación de un fluido portador de calor a través del intercambiador.

De un modo conocido, los tubos utilizados se sueldan sobre elementos de intercambio térmico constituidos por intercalaciones colocadas entre los tubos. Estas intercalaciones se realizan, en general, en forma de superficies onduladas, estando soldados los tubos sobre las intercalaciones al nivel de las crestas de las ondulaciones.

El documento US2003/0066636A1 divulga un tubo para un intercambiador de calor, que comprende una pluralidad de pasajes alineada en dos hileras paralelas. Dicho tubo se realiza por un procedimiento de extrusión en el curso del cual las dos hileras de conductos se elaboran simultáneamente.

No obstante, tal técnica adolece de falta de flexibilidad porque las dos hileras se fabrican simultáneamente. Por otro lado, tal tubo no optimiza los intercambios de calor entre hileras de pasajes. Por último, el ensamblaje de caja colectora en el extremo del tubo se hace complicado por la constitución simultánea de dos hileras de pasajes. De ello resulta que el ensamblaje del conjunto de tubos se revela largo y costoso, y afecta al ensamblaje y al coste del intercambiador de calor.

El invento tiene, pues, como objetivo proponer un ensamblaje simplificado de una unidad de intercambio térmico para intercambiador de calor de menor coste.

Con este fin, el invento tiene por objeto una unidad de intercambio de calor entre un primero y un segundo fluidos según la reivindicación 1.

Tal unidad se puede fabricar y ensamblar fácilmente ofreciendo cualidades de transferencia térmica óptimas, tanto por los puntos de contacto entre el tubo interno y el tubo externo, como también por el hecho de que el primer fluido se coge emparedado entre dos capas del primer fluido. Se aumenta así fácilmente la superficie de intercambio.

El mencionado conducto interno se realiza en forma de una plancha y la mencionada cubierta exterior presenta una forma general paralelepipédica hueca, presentado la cubierta exterior dos paredes laterales, que se extienden entre las paredes nervadas.

Además, el conducto interior es ventajosamente un conducto extruído. En cuanto a la cubierta exterior, delimita un conducto realizado también por extrusión. Asegura éste una alta resistencia a la presión necesaria para la utilización de tal unidad con un fluido refrigerante supercrítico del tipo dióxido de carbono, donde las presiones de explosión pueden alcanzar de 200 a 300 bares.

Alternativamente, la cubierta exterior se fabrica a partir de un fleje, por ejemplo, para los bucles de climatización con solicitaciones de presiones menos elevadas. Según una primera variante, por lo menos una de las paredes nervadas presenta por lo menos una nervadura en contacto con el conducto interior por medio de un extremo aplastado de la nervadura. Se asegura así una buena adherencia gracias a una superficie de contacto suficiente entre el extremo aplastado y la pared exterior del conducto interior.

Las paredes laterales presentan una deformación local, es decir, una cavidad curvada hacia el interior de la cubierta exterior. Esta característica facilita una etapa de compresión de la cubierta exterior. La cavidad presenta, en tal caso, una sección en forma de «V» antes de la etapa de compresión de la cubierta exterior, después una forma de «U» cuyos brazos se tocan después de la mencionada etapa de compresión.

El invento tiene por objeto igualmente un intercambiador de calor, que comprende por lo menos una unidad de intercambio térmico tal como la definida arriba.

El mencionado intercambiador lleva por lo menos una caja colectora de introducción y por lo menos una caja colectora de evacuación de fluido, comprendiendo dichas cajas colectoras respectivamente:

- un primer colector asociado al primer fluido y conectado a un extremo asociado del mencionado conducto interior, y

- un segundo colector asociado al segundo fluido y conectado a un extremo asociado de la mencionada cubierta exterior, estando separados los mencionados colectores de modo estanco.

La mencionada caja colectora presenta ventajosamente, en sección transversal, una forma general sensiblemente en forma de «ocho», de la que el primero y el segundo bucles delimitan respectivamente el primero y el segundo colectores, y cuya parte común a los dos bucles presenta una abertura para el paso de un extremo asociado.

El intercambiador de calor comprende alternativamente por lo menos una caja colectora de introducción y por lo menos una caja colectora de evacuación de fluido, comprendiendo, respectivamente, las dos cajas mencionadas un único colector conectado a un extremo asociado del mencionado conducto interior para la introducción y la evacuación del primer fluido. Los extremos asociados del mencionado conducto interior sobresalen por uno y otro lado de la mencionada cubierta exterior.

Por último, el invento incluye un procedimiento de realización de una unidad de intercambio térmico entre un primero y un segundo fluidos según la reivindicación 13.

En este procedimiento, las mencionadas paredes nervadas están formadas sobre la superficie intena de la mencionada cubierta exterior por medio de nervaduras. Alternativamente, las mencionadas paredes nervadas están formadas sobre la superficie externa del mencionado conducto interior por medio de nervaduras.

El conducto interior se realiza previamente, de modo ventajoso, por medio de una etapa de extrusión.

La cubierta exterior y las paredes nervadas se realizan previamente por medio de una etapa de extrusión.

Las mencionadas paredes nervadas o nervaduras se conforman ventajosamente por plegado de una banda metálica.

El procedimiento de realización comprende una etapa, en la cual se fija la superficie interna de la mencionada cubierta exterior a la superficie externa del mencionado conducto interior por encolado o soldadura para optimizar la adherencia.

Se realiza una cavidad curvada hacia el interior de la mencionada cubierta exterior, sensiblemente en el centro de paredes laterales de la cubierta exterior, para facilitar la etapa B) de compresión de la cubierta exterior.

Tal procedimiento permite obtener una sola unidad de intercambio térmico con varios canales de circulación en lugar de varios tubos a ensamblar entre sí, lo que permite reducir el número de componentes a ensamblar en un intercambiador de calor y reduce los riesgos de fugas.

Además, la disposición de los canales de circulación permite mejorar el intercambio de calor entre los dos fluidos.

La descripción siguiente se da a título de ejemplo sin carácter limitativo en relación con los dibujos adjuntos, en los cuales:

Figura 1 es un esquema que representa un circuito de climatización clásico,

Figura 2a representa una vista en sección transversal de una unidad de intercambio térmico según un primer modo de realización,

Figura 2b representa una vista en sección transversal de una unidad de intercambio térmico según un segundo modo de realización,

Figura... [Seguir leyendo]

1. Unidad de intercambio térmico entre un primer y un segundo fluidos, la cual incluye:

- por lo menos un conducto (17) interior, que presenta una pluralidad de primeros canales (21) longitudinales internos para la circulación del primer fluido,

- una cubierta (19) exterior hueca en la que se aloja el mencionado conducto interior, y

- por lo menos dos paredes (19a) nervadas, dispuestas a uno y otro lado del mencionado conducto (17) interior, en contacto tanto con el mencionado conducto interior como con la mencionada cubierta exterior, de modo que limiten una pluralidad de segundos canales (29) longitudinales para la circulación del segundo fluido, extendiéndose los mencionados segundos canales (29) de modo sensiblemente paralelo a los mencionados primeros canales (21) ,

- habiéndose realizado el mencionado conducto (17) interior en forma de una plancha,

- presentando la mencionada cubierta (19) exterior una forma general paralelepipédica hueca,

- presentando la cubierta (19) exterior dos paredes (51) laterales, que se extienden entre las paredes (19a) nervadas, caracterizada porque comprende

- las mencionadas paredes (51) laterales presentan una deformación local.

2. Unidad de intercambio térmico según la reivindicación 1, en la que el conducto (17) interior es un conducto extruido.

3. Unidad de intercambio térmico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la cual la cubierta (19) exterior delimita un conducto realizado por extrusión.

4. Unidad de intercambio térmico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la cubierta (19) exterior se ha fabricado a partir de un fleje.

5. Unidad de intercambio térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que por lo menos una de las paredes (19a) nervadas presenta por lo menos una nervadura (27) en contacto con el conducto

(17) interior por medio de un extremo (50) aplanado de la nervadura (27) .

6. Unidad de intercambio térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la deformación local es una cavidad (41) curvada hacia el interior de la cubierta (19) exterior.

7. Unidad de intercambio térmico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la cavidad (41) presenta una sección en forma de «V» antes de una etapa de compresión de la cubierta (19) exterior, luego una forma en «U» cuyas ramas se tocan después de la mencionada etapa de compresión.

8. Intercambiador de calor caracterizado porque comprende por lo menos una unidad de intercambio térmico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Intercambiador de calor según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende por lo menos una caja

(31) colectora de introducción y por lo menos una caja (31) colectora de evacuación de fluido, incluyendo las mencionadas cajas (31) colectoras respectivamente:

- un primer colector (33) asociado al primer fluido y conectado a un extremo (37) asociado del mencionado conducto (17) interior, y

- un segundo colector (35) asociado al segundo fluido y conectado a un extremo (39) asociado de la mencionada cubierta (19) exterior,

estando los mencionados colectores (33, 35) separados de forma estanca.

10. Intercambiador de calor según la reivindicación 9, caracterizado por que la mencionada caja (31) colectora presenta una sección transversal de forma general en «ocho», de la que los bucles primero (31a) y la segundo (31b) delimitan respectivamente los colectores primero (33) y segundo (35) , y cuya parte (31c) común a los dos bucles (31a, 31b) presenta una abertura para el paso de un extremo (37, 39) asociado.

11. Intercambiador de calor según la reivindicación 8, caracterizado por que comprende por lo menos una caja

(31) colectora de introducción y al menos una caja (31) colectora de evacuación de fluido, comprendiendo respectivamente las mencionadas cajas colectoras un colector (33) único, conectado a un extremo (37) asociado del mencionado conducto (17) interior, para introducir y evacuar el primer fluido.

12. Intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que los extremos (37) asociados del mencionado conductor (17) interior sobresalen a ambos lados de la mencionada cubierta (19) exterior.

13. Procedimiento de realización de una unidad de intercambio térmico entre un primero y un segundo fluidos, el cual comprende las etapas siguientes:

- A) se dispone en una cubierta (19) exterior hueca por lo menos un conducto (17) interior, que presenta una pluralidad de primeros canales (21) longitudinales paralelos internos para la circulación del primer fluido, con por lo menos dos paredes nervadas (19a) a un lado y a otro de las superficies externas longitudinales del mencionado conducto (17) interior,

- B) se comprime la mencionada cubierta (19) exterior para reducir el volumen de la mencionada cubierta

(19) hasta que las mencionadas paredes (19a) nervadas estén en contacto a la vez con el mencionado conducto (17) interior y con la mencionada cubierta (19) exterior, de modo que se delimite una pluralidad de segundos canales (29) longitudinales para la circulación del segundo fluido, extendiéndose los mencionados segundos canales (29) de modo sensiblemente paralelo a los mencionados primeros canales (21) , caracterizado porque

- previamente a la etapa B) , se realiza una cavidad (41) curvada hacia el interior de la mencionada cubierta (19) exterior, sensiblemente en el centro de la paredes (51) laterales de la cubierta (19) exterior.

14. Procedimiento de realización según la reivindicación 13, caracterizado por que las mencionadas paredes (19a) nervadas están formadas sobre la superficie interna de la mencionada cubierta (19) exterior por medio de nervaduras (27) .

15. Procedimiento de realización según una cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado por que las mencionadas paredes (19a) nervadas están formadas sobre la superficie externa del mencionado conducto (17) interior por medio de nervaduras (27) .

16. Procedimiento de realización según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el cual el conducto

(17) interior se ha realizado previamente en una etapa de extrusión.

17. Procedimiento de realización según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la cubierta

(19) exterior y la paredes (19a) nervadas se han realizado previamente en una etapa común de extrusión.

18. Procedimiento de realización según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado por que las mencionadas paredes (19a) nervadas están formadas por plegado de una banda metálica.

19. Procedimiento de realización según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizado por que comprende una etapa en la cual se fija por encolado o unión con aporte metálico la superficie interna de la mencionada cubierta (19) exterior a la superficie externa del mencionado conducto (17) interior para optimizar la adherencia.