MXPA97001278A - Cambiador de calor con caja de fluido soldada, especialmente para vehiculos automoviles - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un cambiador de calor del tipo con caja de fluido soldada;el cambiador de calor comprende una placa colectora (10) provista de un fondo (12) adecuado para ser conectado a un haz de tubos (28), asícomo una caja de fluido (38) terminada en un borde periférico (36), apropiado para acoplarse en un reborde periférico (14) de la placa colectora;comprendiendo el fondo (12) una pluralidad de salientes embutidas (32), dispuestas separadamente y en las inmediacionesdel reborde periférico (14) para garantizar que se mantenga el contacto de dicho borde periférico (14) y el reborde periférico (36) para su conexión mediante soldadura tienen aplicación en cambiadores de calor para vehículos automóviles.

Description

CAMBIADOR DE CALOR CON CAJA DE FLUIDO SOLDADA, ESPECIALMENTE PARA VEHÍCULOS AUTOMÓVILES La invención se refiere a un cambiador de calor con caja de fluido soldada, especialmente para vehículos automóviles. Más particularmente se refiere a un cambiador de calor del tipo que comprende una placa colectora provista de un fondo adecuado para ser conectado a un az de tubos, así como a una caja de fluido terminada con un borde periférico apropiado para conectarlo en un reborde periférico de la placa colectora, con la finalidad de unirlos mediante soldadura. Se conoce ya numerosos cambiadores de calor de este tipo, cuyos elementos constitutivos están formados normalmente de aluminio o de aleaciones a base de aluminio, y están ensamblados entre sí mediante soldadura por cocción en un horno apropiado. Uno de los problemas que se presentan en la fabricación de dichos cambiadores de calor es el de obtener un contacto estrecho entre el borde de la caja de fluido y el reborde de la placa colectora para permitir una unión estanca mediante soldadura, sin el riesgo de crear fugas. Como la soldadura es aportada generalmente por una aplicación de poco espesor, provista sobre la placa colectora y/o la caja de fluido, es necesario que el borde de la caja de fluido y el reborde de la placa colectora estén en contacto superficial en toda la periferia. De conformidad con una solución conocida, ia placa colectora está provista de una garganta embutida en la cual está acoplado el borde de la caja de fluido. Dicha solución facilita la obtención de un juego reducido, apropiado para garantizar una soldadura estanca entre la caja de fluido y la placa colectora, y aquellas deformaciones de cualquier tipo que estén presentes en la caja de fluido antes de su introducción en la placa colectora, o aquellas deformaciones provocadas por el calentamiento haeta la temperatura de soldadura. Uno de los inconvenientes de esta solución conocida reside en la dificultad de embutir una garganta suficientemente estrecha para mantener correctamente el borde de la caja de fluido y en la acumulación que presenta la placa colectora, tanto en el sentido de la profundidad como en el de la altura. Otra solución conocida consiste en utilizar una placa colectora en forma de cubeta, en la cual está acoplado el borde de la caja de fluido. No obstante, esta solución no permite garantizar que se mantenga un juego de soldadura estrecho entre el borde de la caja de fluido y el reborde de la placa colectora. Adicionalmente se conoce, por FR-A-2 712 384, un cambiador de calor de un tipo diferente, es decir, de ensamble mecánico, en el cual están provistas salientes en una placa colectora para guiar el borde de una caja de agua, a fin de que quede comprimido el borde de un cuerpo estanco, sin que quede deteriorado sea dañado. Las salientes tienen por objeto allí guiar el borde de la caja de agua para que llegue a comprimir el borde del cuerpo estanco en la región en donde se encuentra el borde del cuerpo estanco; es decir, en una ranura periférica de la placa colectora. La invención tiene por finalidad, principalmente, solucionar los inconvenientes mencionados. Consecuentemente, propone un cambiador de calor del tipo definido en la introducción, en el cual el fondo comprende una pluralidad de salientes embutidas, dispuestas de manera separada y en proximidad con el reborde periférico, para garantizar que se mantenga el contacto del borde periférico de la caja de fluido contra el reborde periférico de la placa colectora, con vistas a su unión mediante soldadura. De esa manera, cuando el borde periférico de la caja de fluido es acoplado por embutición en el reborde periférico de la placa colectora, dicho borde periférico es guiado y mantenido en contacto contra el reborde de la placa colectora, lo que permite obtener un pre-ensamble entre la placa colectora y la caja de fluido. Se obtiene como resultado un contacto superficial íntimo entre dicho borde y el reborde, a lo largo de toda su periferia, lo que permite obtener una unión estanca por soldadura. En una modalidad de la invención, cada saliente embutida comprende por lo menos una generatriz que se extiende en una dirección sustancialmente paralela al reborde periférico de la placa colectora, y que se encuentra a una distancia de ella sustancialmente igual, de preferencia superior, al espesor del borde periférico de la caja de fluido. La presencia de dichas generatrices facilita que el borde periférico de la caja de fluido quede en contacto con el reborde periférico de la placa colectora. En una modalidad preferida de la invención, cada saliente embutida está formada a la forma de un pico de forma generalmente cilindrica circular, con generatrices paralelas. En otra modalidad, cada saliente está formada a la forma de un domo. Se aplica particularmente la invención a un cambiador de calor del tipo definido en lo que antecede, en el cual el fondo de la placa colectora comprende una multiplicidad de agujeros, cada uno de los cuales está rodeado por una protuberancia interna para recibir el extremo de un tubo. De conformidad con la invención, las salientes están provistas ventajosamente entre doe protuberancias internas adyacentes. El fondo de la placa colectora de dicho cambiador de calor comprende normalmente protuberancias externas, dispuestas cada una entre dos protuberancias internas adyacentes. De conformidad con la invención, las salientes están situadas ventajosamente cada una en el eje de una protuberancia externa.

Se aplica particularmente la invención a un cambiador de calor en el cual la placa colectora tiene una forma sustancialmente rectangular y está delimitada por dos lados longitudinales y doe lados transversales. En caso similar, las salientes están previstas ventajosamente a lo largo de los lados longitudinales. Generalmente no es necesario proveer salientes a lo largo de los lados traneversales. De conformidad con otra característica de la invención, el reborde de la placa colectora comprende un extremo que está engastado localmente contra la caja de fluido para garantizar una retención provisional hasta el momento de la soldadura. En una modalidad preferida de la invención, la placa colectora y la caja de fluido están formadas ambas de aluminio o de una aleación de aluminio. En la descripción que viene a continuación, dada únicamente a manera de ejemplo, se hace referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1 es una vista parcial desde arriba de una placa colectora de un cambiador de calor de acuerdo con la invención, antes de su ensamble con una caja de fluido. La figura 2 es una vista parcial en sección, tomada siguiendo la línea II-II de la figura 1. La figura 3 es una vista en sección, tomada siguiendo la línea III-III de la figura 1, después de ensamblar la placa colectora con una caja de fluido y con un haz de tubos. La figura 4 es un detalle de la figura 3; y Las figuras 5 y 6 son vistas similares a las de las figuras 3 y 4, para otra modalidad de salientes embutidas. Se hace referencia en primer lugar a la figura 1 que representa parcialmente, en vista desde arriba, una placa colectora 10 que va a ser parte de un cambiador de calor de acuerdo con la invención. La placa colectora 10 está formada de un material metálico, por ejemplo, de aluminio o de una aleación de aluminio. La placa colectora 10 tiene la forma de una cubeta típica y comprende un fondo 12 generalmente plano, de forma rectangular, bordeado por un reborde periférico 14, el cual comprende dos lados longitudinales 16, paralelos entre sí, solamente uno de los cuales es visible en la figura 1. Los lados 16 y 18 están unidos entre sí mediante las partes redondeadas 20, que tienen forma de cuartos de círculo. Adicionalmente, la placa colectora 10 comprende una pata 22 que se extiende más allá de uno de los lados transversales 18, para servir, por ejemplo, de pata de sostén. En el fondo 12 de la placa colectora (figuras 1 y 2) está provista una hilera de agujeros 24 de forma oblonga, destinados a recibir, cada uno, el extremo 26 de un tubo 28 (figuras 3 y 4) que forma parte de un haz de tubos paralelos. En el ejemplo, los tubos 28 son tubos planos, entre los cuales están dispuestos separadores ondulados (no mostrados) que forman aletas. Cada uno de los agujeros 24 está bordeado por una protuberancia interna 30 de forma homologa a la del agujero y que sobresale del lado del reborde periférico 14, como se puede ver en las figuras 2 a 4. Dicho de otra manera, cada una de las protuberancias 30 está dispuesta del lado de la caja de fluido, en donde permanecerá ulteriormente. La presencia de las protuberancias internas 30 facilita un mejor contacto superficial entre la placa colectora 10 y los tubos 28, con la finalidad de facilitar su conexión por medio de soldadura. El fondo 12 de la placa colectora 10 comprende, además protuberancias externas 31 (figuras 1 a 4) dispuestas cada una entre dos protuberancias internas 30 adyacentes. Las protuberancias externas 31 tienen forma oblonga y están dirigidas del lado opuesto a la caja de fluido. Tienen sustancialmente co o su función reforzar el fondo de la placa colectora. El fondo 12 de la placa colectora comprende una pluralidad de salientes embutidas 32, dispuestas siguiendo dos líneas paralelas, respectivamente, a los dos lados longitudinales 16 del reborde periférico 14 (figura 1). Como se ve mejor en las figuras 3 y 4, cada una de las salientes 32 forma una protuberancia que se extiende del mismo lado que el reborde 14, es decir, del lado de la protuberancia 30, por lo tanto, del lado opuesto a la protuberancia 31. En la modalidad de las figuras 1 a 4, cada una de las salientes 32 tiene la forma de un domo sustancialmente hemisférico. Cada una de las salientes 32 está dispuesta entre dos protuberancias internas adyacentes 30 y en el eje de una protuberancia externa 31. La baee del domo de cada saliente 32 (figura 1) está situada a una distancia d determinada, desde el reborde periférico 14, es decir, con respecto a la cara interna de un lado longitudinal 16. Esta distancia d es sustancialmente igual, o de preferencia superior al espesor del borde periférico 36 de una caja de fluido 38, destinada a ser ensamblada en la placa colectora 10 mediante soldadura. La caja de fluido 38 está formada de material metálico, ventajosamente de aluminio o de aleación de aluminio, y comprende una pared 40, provista de nervaduras de refuerzo 42, en forma de U, tal como se muestra en las figuras 2 y 3. La pared 40 se une en el borde periférico 36 por medio de un ho brón 44 (figuras 3 y 4). El borde periférico 36 tiene un contorno rectangular con cuñas redondeadas que corresponden a las del borde periférico 14 de la placa colectora, con vistas a su ensamble por embutición, tal como se muestra en las figuras 3 y 4. El cambiador de la calor de la invención es fabricado de la siguiente manera: Se ensambla primeramente los tubos 28 y sus separadores (no ilustrados) con la placa colectora 10. A continuación se ensambla la caja de fluido 38 con la placa colectora 10. Para ello se introduce el borde periférico 36 de la caja de fluido en el reborde periférico 14 de la placa colectora. Debido a que el borde 36 y el reborde 14 tienen formas homologas, se embuten apretadamente uno en el otro. Al finalizar la embutición, el borde 36 de la caja colectora es guiado por las salientes 32, lo que garantiza un contacto íntimo entre el borde 36 y el reborde 14, con vistas a su ulterior conexión mediante soldadura. Para permitir una retención provisional de la placa colectora y de la caja de fluido, el reborde 14 está localmente deformado en su extremo (figura 4) para formar puntos conexión que quedan apoyados contra el hombrón 44. Dichas conexiones están formadas en lugares distribuidos en la periferia, de preferencia únicamente al nivel de los lados longitudinales. A continuación se procede a soldar haciendo pasar el cambiador de calor por un horno apropiado, lo que provoca la fusión de la aleación de soldadura, que ha sido colocada previamente sobre los elementos que constituyen el cambiador de calor. El cambiador de calor de las figuras 5 y 6 es parecido al de las figuras 1 a 4, excepto por lo que se refiere a la forma de las salientes embutidas, formadas en el fondo de la placa colectora. En efecto, el fondo 12 comprende aquí salientes embutidas 34, colocadas en los mismos lados que las salientes 32, de la misma manera que en la modalidad precedente. Sin embargo, dichas salientes 34 están formadas, cada una, a la forma de un pico de forma generalmente cilindrica circular, con generatrices paralelas. Además, cada saliente 34 comprende por lo menos una generatriz G (figura 6) que se extiende en una dirección sustancialmente paralela al reborde periférico 14 de la placa colectora y situada a una distancia d de ella que corresponde a la distancia d de la figura 1. Dicho de otra manera, esta distancia es sustancialmente igual, o de preferencia superior, al espesor del borde periférico 36 de la caja de fluido. Se debe entender que la invención no está limitada a las modalidades descritas en lo que antecede a manera de ejemplo, y que se extiende a otras variantes. Así, es posible concebir salientes embutidas de diferentes configuraciones, a condición de que permitan guiar el borde periférico de la caja de fluido, con vistas a obtener un contacto íntimo con el reborde periférico de la placa colectora. Asimismo es posible proveer salientes a lo largo de los lados transversales de la placa colectora, principalmente cuando se trata de una placa colectora de anchura mayor. Se aplica la invención muy particularmente a la fabricación de cambiadores de calor que pueden ser utilizados con radiadores de enfriamiento para vehículos automóviles.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Cambiador de calor del tipo que comprende una placa colectora (10) provista de un fondo (12) apropiado para conectarse con un haz de tubos (28) así como con una caja de fluido (38) terminada mediante un reborde periférico (36), apropiado para acoplarse en un reborde periférico (14) de la placa colectora (10), con miras a su conexión por soldadura; caracterizado dicho cambiador porque el fondo (12) comprende una pluralidad de salientes embutidas (32, 34) dispuestas de manera espaciada y en las proximidades del reborde periférico (14) para garantizar que se mantenga el contacto del borde periférico (36) de la caja de fluido (38) contra el reborde periférico (14) de la placa colectora (10) con vistas a su conexión mediante soldadura.

2.- Cambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque cada saliente embutida (34) comprende por lo menos una generatriz (G) que se extiende en una dirección sustancialrnente paralela al reborde periférico (14) de la placa colectora (10) y situada a una distancia (d) de ésta que es sustancialmente igual, o de preferencia superior, al espesor del borde periférico (36) de la caja de fluido (38).

3.- Cambiador de calor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque cada saliente embutida (34) es un pico de forma generalmente cilindrica, circular, con generatrices paralelas (G).

4.- Cambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque cada saliente embutida (32) está formada a la forma de un domo.

5.- Cambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el fondo (12) de la placa colectora (10) comprende una pluralidad de agujeros (24) rodeados cada uno por una protuberancia interna (30) para la recepción de un extremo (26) de un tubo (28); caracterizado dicho cambiador porque las salientes (32, 34) están provistas cada una entre dos protuberancias internas adyacentes (30).

6.- Cambiador de calor de conformidad con la reivindicación 5, en el cual el fondo (12) de la placa colectora (10) comprende protuberancias externas (31) dispuestas cada una entre dos protuberancias internas adyacentes (30), caracterizado dicho cambiador porque las salientes (32, 34) están situadas cada una en el eje de una protuberancia externa (31).

7.- Cambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual el reborde periférico (14) de la placa colectora (10) tiene una forma general rectangular con dos lados longitudinales (16) y dos lados transversales (18), caracterizado el cambiador porque las salientes (32, 34) están provistas en las inmediaciones de los lados longitudinales (16).

8.- Cambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado además porque el reborde periférico (14) de la placa colectora (10) comprende un extremo (46) que está engastado localrnente contra la caja de fluido (38) para garantizar que se sostengan provisionalmente la placa colectora (10) y la caja de fluido (38) con miras a su soldadura.

9.- Cambiador de calor de conformidad con cualquie4ra de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado además porque la placa colectora (10) y la caja de fluido (38) están formadas de aluminio o de una aleación a base de aluminio.