BRPI0513873B1 - Conjunto trocador de calor e método para fabricar conjunto trocador de calor - Google Patents

Abstract

conjunto trocador de calor e método para fabricar o mesmo a presente invenção trata de conjuntos trocadores de calor automotivos que podem suportar condições de alta temperatura ambiental e pressões. assegurando um reforçador de tubo no interior dos tubos nas áreas de maior tensão, o conjunto trocador de calor é reforçado para é eficiente sob condições operacionais típicas.

Description

[0001] O presente pedido de patente reivindica prioridade do pedido provisório US 60/591 680 depositado em 28 de julho de 2004.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção trata de trocadores de calor automotivos, e, particularmente, de trocadores de calor brasados (brazed heat exchangers).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0003] Diversos tipos de trocadores de calor são usados em aplicações automotivas. Por exemplo, WO03083751, publicado em 13 de novembro de 2003, cedido a Behr, relaciona-se com um radiador com uma seção de aletas interna, e uma seção curta de tubo no interior do tubo primário. Em várias aplicações de evaporadores, como, por exemplo, ilustradas em WO 2004/005831, evaporadores são mostrados ser munidos de uma aleta que se ajustar contra o raio do tubo pela inteira extensão do tubo.

[0004] A patente US no 5 105 540 concedida em 21 de abril de 1992 a Ford Motor Company mostra um tubo com um material de forro interno para aumentar a turbulação de fluido interior. O US 4 501 321 concedido em 26 de fevereiro de 1985 a Blackstone Corporation mostra um tubo em duas peças com a superposição ocorrendo na dimensão menor. O US 4 813 112, concedido em 21 de março de 1989, a Societe Anonyme des Usinas Chausson mostra uma placa de reforço no lado ambiente do coletor para reforçar localmente a junta de tubo com coletor para reforçar localmente a junta de tubo com coletor. A patente US 4 805 693 concedida em 21 de fevereiro de 19689, a Modine Manufacturing mostra um tubo em duas peças com a superposição ocorrendo no diâmetro do tubo. As referências acima são aqui incorporadas a título de referência. Em últimos anos, as temperaturas e pressões do denominado ar de “turbocompressor” (turbo-charged) foram significativamente aumentadas, resultando em falha de trocadores de calor tais como aqueles de resfriadores de carga da técnica anterior (CACs), e pós resfriadores devido às tensões térmicas sob tais condições de temperatura/pressão, uma grande desvantagem das construções da técnica anterior tem sido panes comuns, tal como fratura por fadiga, tanto do tubo como da aleta interna.

[0005] Nas construções da técnica anterior, fraturas específicas, tais como fraturas transversais, podem ocorrer, por exemplo, nas locações de tubo, e, particularmente, no coletor de admissão dos trocadores de calor. Também, fratura de aleta interna pode ocorrer e levar à contaminação em trocadores de calor tal como o ar de carga em resfriadores.

[0006] Temperaturas e pressões mais altas para CACs estão sendo especificadas pelos clientes. Mesmo com mudanças de material, maior espessura de materiais serão necessárias para satisfazer estes novos requisitos, aumentando a espessura de material, que adicionalmente eleva os custos. A maneira básica pela qual isto tem sido endereçada é através o aumento da robustez do tubo através de aumentar a espessura do tubo e aleta interna. Também, através da adoção de ligas de alta resistência. Ainda que eficaz no aumentar a durabilidade, estas mudanças requerem significativa usinagem, mudança de material, custo de material, e custos globais de produzir um resfriador de ar de carga durável.

[0007] Existe uma necessidade para um conjunto trocador de calor com resistência localizada que seja eficaz em custo e aperfeiçoe a durabilidade com aplicações de crescente pressão/temperatura.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0008] A presente invenção apresenta um conjunto trocador de calor, especialmente compreendendo um trocador de calor tal como um pós-resfriador ou resfriador de ar de carga para aplicações automotivas, no qual um reforçador de tubo é fornecido para um pós-resfriador “robusto” ou mais termicamente resistente ou resfriador de ar carregado. Especificamente, aspectos da presente invenção asseguram um aumento em resistência às tensões térmicas e de pressão em trocadores de calor ou conjuntos trocadores de calor, e, especialmente, em e próximo às áreas específicas nas quais falhas de fadiga humana tipicamente ocorrem, (e.g., área do tubo e aleta interna em ou próximo ao coletor em um conjunto trocador de calor). Poe ser usado em qualquer sitio determinado para necessitar resistência adicional.

[0009] A presente invenção, em várias modalidades, por conseguinte, assegura um conjunto trocador de calor com um trocador de calor resistente a termo/pressão aperfeiçoado (e.g. um trocador de calor com um aumentada durabilidade térmica produzindo vida funcional aumentada do conjunto trocador de calor), em ambientes de alta pressão ou temperatura encontradas em pós-resfriadores, e, especialmente, em ambientes de alta pressão ou temperatura encontrados em pós resfriadores, e, especialmente, em resfriadores de ar de carga.

[0010] O fornecimento de uma parede de tubo reforçada para pós resfriador e conjuntos trocadores de calor CAC nos quais existem efeitos grandemente reduzidos ou mesmo efeitos insignificantes e/ou substancialmente inconsequentes sobe a transferência de calor e restrição interna vis a vis conjuntos trocadores de calor CAC da técnica anterior sem os ditos reforçadores de tubo sem tais reforçadores de tubo, ocorre em modalidades da presente invenção.

[0011] Aspectos preferenciais da presente invenção apresentam durabilidade térmica aperfeiçoada sem uma alteração de construção maior das construções presentemente usadas que afetam o trocador de calor completo. Estes aspectos da presente invenção afetam uma parte localizada daquele trocador de calor, e, por conseguinte, podem ser aplicados às construções atuais usando pequenas modificações nos processos de manufatura atuais. Oportunidades para redução de custo existem permitindo para o uso de ligas mais delgadas e menos dispendiosas tanto sobre os tubos como sobre as aletas internas, assim como proporcionando um processo mais competitivo de realizar requisitos de construção crescentes com as tecnologias atuais. Particularmente, o uso de um reforçador de tubo permite elementos de construção em local ou locais específicos na seção transversal de um tubo com uma variação proporcionando diferente espessura em um ou mais daqueles elementos estruturais.

[0012] Por reforçador de tubo entende-se uma aleta interna modificada completa ou aleta interna, ou peça ou parte ou seção de uma aleta interna modificada, útil para conferir resistência em uma área de tensão ou esforço em um tubo, enquanto preservando algumas propriedades de transferência de calor. A aleta interna é tipicamente colocada no interior de um tubo trocador de calor anterior à brasagem do conjunto trocador de calor. A aleta de dentro ou aleta interna (doravante “aleta interna” quando brasada (brazed) à parede interior do tubo trocador de calor forma uma estrutura resistente às temperaturas/pressões requeridas do trocador de calor, assim como superfícies de transferência de calor adicionais. Um reforçador de tubo é projetado para ser aplicado a áreas localizadas no trocador de calor onde a resistência à temperatura/pressão maior que a provida pela aleta interna é requerida para satisfazer requisitos de durabilidade enquanto retendo algumas propriedades de transferência de calor.

[0013] Como mostrado na fig. 2, uma aleta completa pode ser constituída de peças ou partes de seções, particularmente seções extremas, as ditas seções designadas aqui como extremas externas ou primeira e/ou aletas internas final. Em modalidades da presente invenção, um reforçador de tubo, e, sob determinadas circunstâncias, um reforçador de tubo substituindo a aleta interna extrema, e mais especificamente, uma extrema externa ou primeira e/ou aleta interna final é provida. Tubos da técnica anterior e aletas internas são tipicamente espessados ou empregam ligas de alta resistência para resistir às crescentes tensões de temperatura e pressão. Os aspectos da presente invenção, aplicando um reforçador de tubo em posições selecionadas do conjunto trocador de calor final, não somente mantém, porém substancialmente aumenta, a duração da vida funcional do conjunto trocador de calor, particularmente em um pós resfriador, e mais especificamente, em aplicações de resfriador de ar de carga. Em algumas modalidades da presente invenção, o reforçador de tubo, por conseguinte, pode ser brasado à parede de tubo interna desse modo contatado. Em modalidades ainda mais preferidas, o reforçador de tubo aumentar a espessura de parede tubo total ou largura na área de contato, mais preferível, isto é, a espessura do reforçador mais a espessura da parede de tubo. Na maioria das modalidades preferenciais, o reforçador de tubo é posicionado na área de alta e, particularmente, a tensão térmica mais alta no conjunto trocador de calor, por exemplo, entre o tubo e o coletor, ou outras posições apropriadas.

[0014] A presente invenção, nos seus vários aspectos, é provável reduzir a probabilidade de fratura de aleta interna durante a operação trocadora de calor, e decrescer a taxa total de fratura potencial e propagação das ditas fraturas través de tubos de conjuntos trocadores de calor, e, especialmente, pós resfriador e paredes de tubo de conjunto trocador de calor CAC.

[0015] Sob um aspecto da presente invenção, pelo menos um reforçador de tubo, que subsequentemente é conhecido como reforçador de tubo de contato extremo, é provido. Por contato extremo de reforçador de tubo entende-se uma aleta modificada ou formada, com uma espessura igual a ou maior que a aleta interna que ela substitui que de preferência substitui ou é localizada na área onde normalmente está localizada uma aleta interna extrema externa os tubos de um trocador de calor, cuja aleta ou parte de aleta é especialmente formada para contatar a superfície interna da dimensão de tubo menor, sendo brasado à dimensão de tubo menor e retendo algumas propriedades de transferência térmica enquanto aperfeiçoando a durabilidade de temperatura/pressão em uma posição específica no trocador de calor. Pela construção as características do reforçador de tubo de contato extremo permitem contato com a superfície ou superfícies internas de um tubo trocador de calor em um local ou locais identificados ou determinados ou locais de esforço mais elevado, normalmente a dimensão menor, as áreas de tensão afetadas proporcionando espessura de material adicional diretamente em e adjacente ao local de máximo esforço.

[0016] Em aspectos da presente invenção usando um reforçador de tubo de contato extremo compreendendo uma aleta interna formada modificada, a durabilidade do trocador de calor é aumentada por brasagem do reforçador de tubo de contato extremo à superfície interior de um tubo, especialmente no local de uma aleta interna existente e sobre a superfície interior da dimensão menor de tubo que é tipicamente a localização de máximo esforço em um tubo. Estes aspectos da presente invenção permitem, por conseguinte, uma resistência à fadiga térmica em áreas de alta tensão. Estes aspectos da presente invenção permitem, por conseguinte, uma resistência à fadiga térmica em áreas de alta tensão. Assegurando uma estrutura e particularmente um aumento em espessura de parede de tubo na dimensão menor, espessuras e ligas de material existente podem ser usadas em todas salvo a área de tensão mais alta de uma CAC. Calibres de material reduzidos são possíveis em tais trocadores de calor, enquanto um aperfeiçoamento em custo do conjunto trocador de calor. Determinando a área de necessidade para reforço no tubo do trocador de calor, diferentes espessuras de contato extremo de reforço de tubo e passos de aleta podem ser especificados. Em modalidades da presente invenção, o uso de um reforçador de tubo de contato extremo aumenta a espessura de tubo no raio extremo do tubo onde fraturas com frequência ocorrem.

[0017] De acordo com estes aspectos da presente invenção, os problemas de concentração de tensão de pressão/térmicos mais altos situam-se tipicamente no raio do tubo adjacente à junta brasada com coletor (header braze joint) que são resolvidos pelo uso do reforçador de tubo.

[0018] Como precedentemente descrito, vários aspectos da presente invenção imprimem resistência a trocadores de calor, tais como CACs, em posições específicas de tensão mais alta, normalmente dentro das primeiras seções de tubo além da extremidade de um tubo de entrada. Em alguns dos aspectos preferenciais, a resistência é adicionada inserindo uma curta seção de reforçador de tubo de contato extremo, tal como uma aleta interna ou seção de aleta de mais de 25% da espessura da parede de tubo, e procedendo à brasagem de uma parte daquela aleta interna espessada através do local de tensão mais alta para criar uma estrutura de reforço de tubo mais espessa que resiste à fadiga térmica na área de alta tensão, que tipicamente é a menor dimensão de um tubo. Estes aspectos de modalidade habilitam a formação de um trocador de calor requerendo não mais as espessuras de material standard ou existentes e uso de ligas tradicionalmente adotadas em todas salvo a área de tensão mais alta do trocador de calor, tal como um CAC. Calibres de material reduzidos são possíveis nos ditos trocadores de calor, enquanto tendo um aperfeiçoamento em características de custo de conjunto trocador de calor para aplicações de temperatura/pressão mais baixas.

[0019] Sob um aspecto da presente invenção, pelo menos um reforçador de tubo, que doravante é conhecido como reforçador de tubo estrutural, é provido. Por reforçador de tubo estrutural entende-se uma aleta modificada ou formada ou seção de aleta, com uma espessura igual a ou maior que a aleta interna que ela substitui, que de preferência substitui ou é localizada na área onde normalmente é localizada uma aleta interna extrema exterior nos tubos de um trocador de calor, cuja aleta é especialmente formada para contatar os locais de tensão mais alta no tubo e também tendo uma estrutura formada na reforçadora de tubo estrutura adjacente à locação de tensão mais alta, sendo brasado à dimensão de tubo menor e retendo algumas propriedades transferidoras de calor enquanto aperfeiçoando a durabilidade de temperatura/pressão em um local específico no trocador de calor. Por construção as características da estrutura reforçadora de tubo permitem contato com a superfície ou superfícies internas de um tubo trocador de calor em uma posição ou posições identificadas ou determinadas de tensão mais alta, normalmente em uma parte de menor dimensão, as áreas de tensão são afetadas proporcionando espessura adicional de material diretamente no localização de máxima tensão com reforço adicional tendo uma estrutura adjacente à localização de tensão mais alta para adicionalmente resistir às tensões térmicas/de pressão.

[0020] Em aspectos da presente invenção fazendo uso de uma estrutura reforçadora de tubo compreendendo uma aleta interna formada modificada, a durabilidade do trocador de calor é aumentada pela brasagem da estrutura reforçadora de tubo com a superfície interior de um tubo, especialmente no lugar de uma aleta interna existente e na localização de tensão mais alta que normalmente situa-se sobre a superfície interna da dimensão menor de tubo com uma característica estrutural formada na estrutura reforçadora de tubo adjacente à localização de tensão mais alta no tubo. Estes aspectos da presente invenção permitem, por conseguinte, uma resistência à fadiga térmica nas áreas de alta tensão. Assegurando uma estrutura adjacente e particularmente um aumento em espessura da parede do tubo no local de tensão mais alta, espessuras de material existentes, e ligas podem ser usadas em todas salvo a área de tensão mais alta de um CAC. Calibres de material reduzidos são possíveis nos trocadores de calor em causa, embora tendo um aperfeiçoamento em custo do conjunto trocador de calor. Determinando a área de necessidade por resistência no tubo do trocador de calor, diferentes espessuras estruturais de reforço no tubo do trocador de calor, e o passo de aletas podem ser especificados. Nas modalidades da presente invenção, o uso de uma estrutura reforçadora de tubos aumenta a espessura de parede no local de tensão mis alta onde fraturas frequentemente ocorrem e adicionalmente a formação de uma estrutura de enrijecimento na estrutura reforçada de tubos adjacente ao local de tensão mais alta como uma resistência adicional à fadiga térmica. De acordo com estes aspectos da presente invenção, são os problemas de concentração térmica/pressão mais alta que se situa tipicamente no raio do tubo adjacente à junta brasada que liga o tubo com o coletor que são resolvidos pelo uso da estrutura reforçadora de tubo.

[0021] Como descrito precedentemente, vários aspectos do reforçador de tubo estrutural que conferem resistência aos trocadores de calor, tais como CACs, em posições específicas de tensão mais alta, normalmente dentro das primeiras seções de tubo além da extremidade do tubo de admissão. Em alguns dos aspectos preferenciais, a resistência é acrescentada pela inserção de uma curta seção do reforçador de tubo estrutural, tal como uma seção de aleta interna com mais de 25% da espessura da parede do tubo, por brasagem de uma parte daquela aleta interna mais espessa através do local de tensão mais alta para criar uma estrutura de reforço de tubo mais espessa com uma estrutura formada adicional que resiste à fadiga térmica na área de alta tensão, que tipicamente será na menor dimensão de um tubo. Estes aspectos de ou modalidades habilitam a formação de trocador de calor requerendo não mais que o padrão de espessuras de material existentes e o uso de ligas tradicionalmente usadas em todas salvo a área de tensão mais alta do trocador de calor, tal como um CAC. Calibres de material reduzidos são possíveis nos ditos trocadores de calor dessa natureza, enquanto tendo um aperfeiçoamento em características de custo do conjunto trocador de calor para aplicações de pressão/temperatura mais baixas.

[0022] Sob um aspecto da presente invenção, pelo menos um reforçador de tubo, que doravante é conhecido como reforçador de tubo extrudado é previsto. Por reforçador de tubo extrudado entende-se uma aleta interna extrudada, o reforçador de tubo tendo uma alma central ou característica ou elemento de apoio multi- estrutural, que substitui, reaplica, ou está localizada na área onde, em modalidades preferenciais, normalmente está localizada uma aleta interna extrema exterior nos tubos de um trocador de calor e, em modalidades específicas, de um CAC enquanto preservando algumas propriedades transferidoras de calor. A alma central é projetada para ter projeções na mesma em posições específicas ou selecionadas. As modalidades preferenciais da presente invenção têm pelo menos uma, de preferência, uma pluralidade de saliências extrudadas com uma característica de apoio multi-estrutural ou elemento (alma central) configurada para se ajustar no interior de um tubo do trocador de calor no lugar de ou em substituição de ou colocada onde normalmente seria localizada, uma aleta ou seção interna tradicional. Propositadamente, as características associadas com a alma central permitem o contato com a superfície ou superfícies internas de um tubo trocador de calor em uma posição ou posições identificadas o determinadas de tensão mais alta, as áreas de tensão são afetadas em pelo menos duas maneiras diferentes: proporcionando uma estrutura direta para resistir às forças térmicas; e, proporcionar espessura adicional de material diretamente em e somente na posição de máxima tensão, as áreas de tensão são afetadas em pelo menos duas maneiras diferentes, proporcionando uma estrutura direta para resistir às forças térmicas, e, proporcionar espessura adiciona de material diretamente em e somente na locação de máxima tensão.

[0023] Em aspectos da presente invenção usando um reforçador de tubo extrudado compreendendo aleta interna extrudada (reforçador de tubo extrudado) durabilidade é aumentada inserindo uma ‘estrutura’ (por exemplo, uma seção ou seções de aleta interna extrudada), tipicamente uma estrutura ou estruturas que são projeções ou extensões ou ramificações ou braços se estendendo de uma alma central. Em aspectos da presente invenção onde trocadores de calor são brasados, procedendo à brasagem daquelas estruturas ao interior de um tubo nas posições de máxima tensão. Estes aspectos da presente invenção permitem, por conseguinte, uma resistência à fadiga térmica em áreas de alta tensão. Assegurando uma estrutura, e, particularmente, uma estrutura se estendendo de um conjunto de alma central, espessuras e ligas de material existente podem ser usadas em todas salvo as áreas de tensão mais alta de um CAC. O uso de tal estrutura, e, especialmente, uma estrutura se estendendo de uma alma central, em modalidades da presente invenção, também são usadas para reduzir calibres de material em CACs com um correspondente aperfeiçoamento em controle de custo e otimização de desempenho. A espessura de seção de, por exemplo, das projeções, pode variar para adicionar material em áreas de máxima tensão e minimizar material em áreas de tensão mais baixa. O uso de espessura de material variável nas modalidades da presente invenção utilizando um reforçador de tubo extrudado também auxilia no minimizar o efeito de queda de pressão potência devido a bloqueio do tubo na sua abertura ou outro dito bloqueio. Também em modalidades da presente invenção, a projeção estrutural, extensão, ramificações ou braços, ou semelhantes podem ser de várias espessuras. Determinando a área de necessidade por resistência no tubo do trocador de calor, diferentes projeções estruturais, extensões, ramificações ou braços podem ser diferentes espessuras em diferentes locais se estendendo da alma central. O uso de um reforçador de tubo extrudado, em modalidades da presente invenção com uma alma central, confere resistência em uma posição ou posições específicas de máxima tensão térmica/pressão em um resfriador de ar de carga. Também, a quantidade de material usada para conferir a máxima resistência é provida proporcionando espessura aumentada e estrutura, conforme necessária, na posição ou posições de tensão térmica/pressão mais alta. Estes aspectos de modalidades habilitam manufatura (formação) de trocador de calor não requerendo mais que as espessuras de material standard ou existentes e uso de ligas tradicionalmente usadas em todas salvo a área de tensão mais alta do trocador de calor, tal como um CAC. Calibres de material reduzidos são possíveis nos ditos trocadores de calor, enquanto tendo um aperfeiçoamento em características de custo do conjunto trocador de calor para aplicações de temperatura/pressão mais baixas.

[0024] Aspectos da presente invenção resolvem vários problemas, inclusive o problema de resistência, adicionando resistência, por exemplo a um CAC, em uma posição ou posições especificas de tensão mais alta, normalmente dentro dos primeiros 25mm além da extremidade de um tubo de admissão.

[0025] Um aspecto de um reforçador de tubo reduz significativamente o potencial de falhas e, particularmente, falhas por fadiga térmica/pressão. Em modalidades preferenciais da presente invenção verificou-se que resistência à tensão térmica acima de 200% (até cerca de 40% ou mais) pode resultar usando algumas modalidades da presente invenção, com o reforçador de tubo levando à significativa durabilidade tanto do tubo como do conjunto trocador de calor.

[0026] As modalidades alternativas ou preferenciais da presente invenção, por conseguinte, proporcionar um método eficaz em custo para aumentar a resistência térmica/pressão de construções de CAC em aplicações de alta temperatura (> 220°C). Potencial adicional de reduzir custos de material em aplicações de alta temperatura (>220°C) também existem.

[0027] Modalidades adicionais proporcionam uma concorrente redução em espessura de tubo e, particularmente espessura de aleta interna, sem afetar prejudicialmente a durabilidade térmica/pressão do conjunto trocador de calor, particularmente em aplicações de radiador posterior ou CAC, em ambientes de temperatura mais baixa (< 220°C).

[0028] As modalidades da presente invenção adicionalmente de preferência asseguram durabilidade térmica/pressão grandemente aperfeiçoada sem o custo associado com a construção, ferramental ou maiores alterações de processo, vistas na técnica anterior.

[0029] Distribuindo a tensão (reduzindo a fadiga) associada com o momento de flexão, particularmente entre componentes internos do CAC (e.g. tubo e núcleo vs. coletor e tanque) tensão é ‘eliminada’ ou substancialmente reduzida na área de ‘alta tensão’ ou área de concentração de tensão tal como aquela encontrada na junta brasada com o coletor.

[0030] Em modalidades da presente invenção, o reforçador de tubo é posicionado em áreas de alta tensão ou áreas de concentração para eliminar o potencial de fratura de aleta interna exterior próximo ou no coletor de admissão, e subsequente ou propagação associada de fratura através da parede do tubo.

[0031] Nos processos preferenciais da presente invenção, pequena modificação da operação de manufatura, sem mão de obra adicional ou outras modificações significativas, asseguram um trocador de calor com reforçador de tubo com as qualidades de vida útil prolongada para os conjuntos trocadores de calor, particularmente em aplicações de CAC.

[0032] Nos processos preferenciais da presente invenção, dispositivos manuais ou automatizados podem ser usados para ‘recheio’ do tubo (isto é, inserção de uma aleta interna no interior do tubo).

[0033] Em um processo particularmente preferencial da presente invenção, um ‘recheador’ de tubo automatizado é provido para inserir uma aleta interna no interior do tubo, no qual a localização do tubo no interior do núcleo e dentro do reforçador de tubo substitui a primeira e ou aleta interna final ou partes de aleta inseridas no interior do tubo. Também em modalidades preferenciais da presente invenção, um reforçador de tubo pode ser aplicado para melhorar as tensões em construções de CAC. A aleta interna é substituída pelo reforçador de tubo nas áreas de tensão mais alta.

[0034] A presente invenção também assegura, em um aspecto, um processo para reduzir a ‘contaminação’ de ar carregado, por exemplo, por aletas internas que tipicamente clivam chips sobre o lado de admissão de um CAC devido às altas tensões na junta de tubo de admissão com o coletor. Posicionando o reforçador de tubo em uma área de tensão, na parede de um tubo, a brasagem do reforçador de tubo como parte do processo de brasagem do trocador de calor subsequentemente reduz a contaminação da aleta interna, em resfriadores de ar de carga.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

[0035] A figura 1 é uma vista esquemática em alçado de um reforçador de tubo de contato extremo de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0036] A figura 2a é uma vista superior esquemática de aleta interna comum reforçador de tubo em uma extremidade de um tubo, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0037] A figura 3 é uma representação da distribuição de tensões resultantes da expansão entre coletor e tubos de conjuntos trocadores de calor mostrando uma colocação potencial de um reforçador de tubos.

[0038] A figura 4a-c é uma vista extrema esquemática em seção transversal de um reforçador de tubo de contato de extremidade em um tubo de formato oval, de acordo com um aspecto da presente invenção;

[0039] A figura 5a-c é uma vista extrema esquemática em seção transversal de um reforçador de tubo de contato de extremidade em um tubo de forma extrema abobada, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0040] A figura 6a-c é uma vista extrema esquemática em seção transversal de um reforçador de tubo de contato de extremidade de forma retangular, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0041] A figura 7 é uma vista em alçado esquemática de um reforçador de tubo estrutural de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0042] As figuras 8a-d são vistas esquemática em seção transversal do reforçador de tubo estrutural em um tubo oval, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0043] As figuras 9a-c são vistas esquemáticas em seção transversal do reforçador de tubo estrutural em um tubo retangular, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0044] As figuras 10a-c são vistas esquemáticas em seção transversal do reforçador de tubo-estrutura em um tubo abobadado, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0045] A figura 11 é uma vista extrema esquemática em alçado de um reforçador de tubo extrudado de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0046] A figura 12a-b de uma vista extrema esquemática em seção transversal de um reforçador de tubo extrudado em um tubo oval, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0047] A figura 13a-b é uma vista extrema em seção transversal de um reforçador de tubo extrudado em um tubo retangular, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0048] A figura 14a-b é uma vista esquemática em seção transversal de uma aleta interna com vistas extremas de um reforçador de tubo extrudado em um tubo abobadado, de acordo com um aspecto da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[0049] Em aspectos da presente invenção, existe um conjunto trocador de calor compreendendo um primeiro tanque extremo, um segundo tanque extremo oposto ao primeiro tanque extremo; pelo menos um primeiro tubo em comunicação fluídica com os primeiro e segundo tanques extremos, o pelo menos um primeiro tubo adaptado pra ter um primeiro fluxo de fluido através do mesmo, pelo menos um reforçador de tubo, pelo menos uma aleta interna, no qual o pelo menos um reforçador de tubo e a pelo menos uma aleta interna é posicionada no interior do pelo menos um tubo. Em modalidades específicas da presente invenção, o conjunto trocador de calor é objeto de brasagem. Em modalidades específicas da presente invenção, o pelo menos um tubo e o pelo menos um tanque extremo entram em contato entre si para formar uma junta coletora. Modalidades da presente invenção tem um reforçador de tubo que é um reforçador de tubo de contato extremo ou reforçador de tubo-estrutural, ou o reforçador de tubo é um reforçador de tubo- extrudado.

[0050] Em algumas modalidades preferenciais da presente invenção, a aleta modificada é posicionada no interior do tubo de tal modo que a aleta modificada extrema externa contata e acompanha o contorno da superfície de parede interna do tubo no raio ou dimensão menor.

[0051] A aleta modificada e tubo em modalidades da presente invenção, têm uma espessura total no ponto de contato é aproximadamente igual a ou maior que a espessura do tubo em áreas fora da área de contato entre a aleta e tubo. Em modalidades da presente invenção, a espessura total do tubo e da aleta no ponto ou junta coletora é maior que ou igual à espessura do tubo em áreas fora da área de contato entre a aleta e tubo. Outro aspecto da presente invenção compreende um conjunto trocador de calor compreendendo um primeiro tanque extremo, um segundo tanque extremo oposto ao primeiro tanque extremo, pelo menos um primeiro tubo entre o primeiro e segundo tanques extremos, pelo menos um reforçador de tubo é posicionado no interior do pelo menos um tubo. Em modalidades específicas, o pelo menos primeiro tubo está em comunicação fluídica com o primeiro ou segundo tanque extremo. Particularmente, o pelo menos um primeiro tubo é adaptado para ter um fluxo de fluido através do mesmo. Um conjunto trocador de calor, sob aspectos da presente invenção, por exemplo, pode compreender um trocador de calor que é um pós-resfriador de turbocompressor, resfriador de ar de carga, ou EGR.

[0052] Em modalidades da presente invenção, o reforçador de tubo confina com o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo mais tubo na área de contato localizada, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçado de tubo e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora pode ser objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0053] Fluido, em conexão com vários aspectos da presente invenção, pode ser, por exemplo, de gases tal como o ar ou outros gases, líquidos tais como fluidos de refrigeração ou fluidos automotivos de refrigeração, ou outros fluidos, ou misturas dos acima.

[0054] Reportando-se à fig. 1, um reforçador de tubo de contato extremo tendo uma dimensão interna e um comprimento (L.1) maior que 5 mm e menos da metade do comprimento do tubo que pode ser colocado em um tubo oval ou oblongo ou retangular ou em forma de domo, de acordo com um aspecto da presente invenção. O número de aletas é dependente da largura (W1) do reforçador de tubo. O reforçador de tubo de contato extremo é da largura (W1) e altura (H1) para corresponder à dimensão interna do tubo. A espessura de material (T1) é maior que da aleta interna de projeto ou maior que 25% da espessura de parede de tubo. A forma e cobertura do contato extremo (E1) é dependente do estilo de tubo selecionado e das tensões no interior do trocador de calor.

[0055] Reportando-se à fig. 2a uma vista lateral de um conjunto de tubo (201) mostrando um tubo (202) contendo um reforçador de tubo (203) em uma extremidade (extrema externa ou de aleta interna final) com uma série de seções de aleta interna standard (204) é mostrada. O reforçador de tubo (203) ‘substitui’ uma aleta interna extrema exterior.

[0056] Reportando-se à fig. 2b uma vista lateral de um conjunto de tubo (211) mostrando um tubo (212) contendo dois reforçadores de tubo (213) nas extremidades externas com uma série de seções de aleta internas standard (214) no centro. Os reforçadores de tubo (213) ‘substituem’ as aletas extremas externas ou finais.

[0057] Reportando-se à fig. 3, esta é uma representação da área coletora de um trocador de calor mostrando a direção de tensão operacional normal sobre um resfriador de ar de carga típica e indicando a diferença relativa em deslocamento térmico entre a tensão térmica do coletor (305) e a tensão térmica da parte trocadora de calor (306). O trocador de calor típico consistindo de um tanque (301), coletor (302), aleta de ar (304), conjunto de tubo (303), e reforçador de tubo (307).

[0058] Reportando-se às figs. 4a-c, um conjunto de tubo oval (401,411,421) é mostrado com o tubo (402,412,422) e reforçador de tubo de contato extremo (403,413,423). O reforçador de tubo de contato extremo consiste da aleta (40,415,425) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizada (4,414,424), e contato extremo (406,416,426). De preferência o reforçador de tubo de contato extremo acompanha o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizada para o reforçador de tubo de contato extremo. De preferência, o reforçador de tubo de contato extremo confina o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo de contato extremo mais tubo na área de contato localizada, forma uma parte reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo, e o coletor onde o tubo toca ou confina o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0059] Reportando-se à fig. 4a, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o raio extremo (406) contata a superfície de parede interna do tubo, e de preferência, contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (404). O contorno do reforçador de tubo de contato extremo cobrindo por completo o raio da dimensão menor de tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto brasagem.

[0060] Reportando-se à fig. 4b, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o raio extremo (416) contata a parede interna do tubo, e de preferência, contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (414). A área de contato localizada confina com parte de um raio extremo superior externo num lado do tubo e parte de um raio extremo inferior externo do respectivo reforçador de tubo de contato extremo sobre o lado interno oposto do tubo, o reforçador de tubo de contato extremo, por conseguinte, tendo contato ou confinando somente uma parte do tubo interno na área entre o raio extremo superior com o raio extremo inferior do tubo em uma e outra extremidade. O contorno do reforçador de tubo de contato extremo parcialmente cobrindo o raio de diâmetro menor de tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem, porém de acordo com os requisitos de durabilidade do trocador de calor.

[0061] Reportando-se à fig. 4c, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o raio extremo (426) contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (424). O contorno do reforçador de tubo de contato extremo cobrindo toda ou uma parte de um raio de dimensão menor de tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem. O raio de diâmetro menor de tubo interno, sendo uma extremidade de tubo dobrado (427) e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo de contato extremo.

[0062] Reportando-se à fig. 5a-c, um conjunto de tubo abobadado (501,511,521) é mostrado com o tubo (02, 512,522) e reforçador de tubo de contato extremo (503,513,523). O reforçador de tubo de contato extremo consiste da aleta (505,515,525) para resistência e transferência de calor. A superfície de contato localizada (504,514,524), e contato extremo (506.516, 526). De preferência o reforçador de tubo de contato extremo consiste da aleta (505,515,525) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizada (504,514,524), e contato extremo (506,516,526). De preferência o reforçador de tubo de contato extremo segue o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizada para o reforçador de tubo de contato extremo na área de contato do reforçador de tubo de contato extremo. De preferência, o reforçador de tubo de contato extremo confina o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo de contato extremo mais tubo na área de contato localizada, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0063] Reportando-se à fig. 5a, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o raio de contato extremo (506) contata a parede interna do tubo, e de preferência, contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (504). O contorno do reforçador de tubo de contato extremo cobre por completo o raio da dimensão menor do tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0064] Reportando-se à fig. 5b, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o contato extremo (516) contata o raio da parede interna do tubo, e de preferência, contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (514). A área de contato localizada confina parte de um raio extremo superior externo sobre um lado do tubo e parte de um raio extremo inferior externo do respectivo reforçador de tubo de contato extremo no lado oposto do tubo, o reforçador de tubo de contato extremo, por conseguinte, tendo contato ou confinando somente uma parte do tubo interno na área entre o raio extremo superior interno com o raio extremo inferir do tubo em uma e outra extremidade. O contorno do reforçador de tubo de contato extremo parcialmente cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem, porém de acordo com os requisitos de durabilidade do trocador de calor.

[0065] Reportando-se à fig. 5c, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o contato extremo (526) contata a parede interna do tubo, e de preferência, contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (524). O contorno do reforçador de tubo de contato extremo cobrindo a totalidade ou uma parte de um raio de dimensão menor do tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem. O segundo raio de dimensão menor de tubo interno, sendo uma extremidade de tubo dobrado (527), e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo de contato extremo adjacente à extremidade de tubo dobrado o cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma do raio de dimensão menor de tubo interno.

[0066] Reportando-se à fig. 6a-d, um conjunto de tubo retangular (601, 611, 621, 631) é mostrado com tubo (602, 612, 622, 632) e reforçador de tubo de contato extremo (603, 613, 623, 633). O reforçador de tubo de contato extremo consiste da aleta (605,615,625,635) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizada (604, 614, 624, 634) e contato extremo (606, 616, 626, 636). De preferência o reforçador de tubo de contato extremo segue o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizada para o reforçador de tubo de contato extremo na área de contato do reforçador de tubo de contato extremo. De preferência, o reforçador de tubo de contato extremo confina o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo de contato extremo mais tubo na área de contato localizada, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo e o coletor onde o tubo toca ou confina o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0067] Reportando-se à fig. 6a, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o contato extremo (606) contata a parede interna do tubo, e de preferência contata a parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (604). O contorno do reforçador de tubo de contato extremo cobre por completo a dimensão menor do tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0068] Reportando-se à fig. 6b, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o contato extremo (616) contata a parede interna do tubo, e de preferência, contata a parede interna do tubo em uma área de contato (614). A área de contato localizada a um mínimo confina comparte de, ou parcial ou, completamente uma ou ambas de parede dimensão de tubo menor ou qualquer combinação. A menor dimensão de parede de tubo interna, sendo de uma construção aninhada (618), e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo de contato extremo adjacente à extremidade de tubo aninhada ou cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma da perna de dimensão menor de tubo interno.

[0069] Reportando-se à fig. 6c, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que o contato extremo (626) contata a parede interna do tubo, e de preferência, contata a totalidade interna do tubo em uma superfície de contato localizada (624).A área de contato localizada confina parte de um contato extremo superior externo sobre um lado do tubo e parte de um contato extremo inferior externo do respectivo reforçador de tubo de contato extremo sobre o lado oposto do tubo, o reforçador de tubo de contato extremo por conseguinte, tendo contato ou confinando somente uma parte do tubo interno na área entre a dimensão menor de extremidade superior interna com a dimensão menor extrema inferior do tubo numa e noutra extremidade. O contorno do reforçador de tubo de contato extremo parcialmente cobrindo a extremidade de dimensão menor de tubo interno, formando assim uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem, porém de acordo com os requisitos de durabilidade do trocador de calor.

[0070] Reportando-se à fig. 6d, o contorno do reforçador de tubo de contato extremo é formado de tal maneira que raio extremo (636) contata a parede interna do tubo, e de preferência, contata a superfície de parede interna do tubo em uma superfície de contato localizada (634). O contorno do reforçador de tubo de contato extremo cobrindo toda ou uma parte de uma dimensão menor de tubo interno, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto brasagem. O segundo raio de dimensão menor de tubo interno sendo uma extremidade de tubo dobrada (637) e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo de contato extremo adjacente à extremidade de tubo dobrado ou cobrindo toda ou uma parte do raio de dimensão menor do tubo interno.

[0071] Reportando-se à fig. 7, um reforçador de tubo estrutura tendo uma dimensão interna e um comprimento (L2) maior que 5 mm e menor que % comprimento do tubo que pode ser colocado em um tubo em forma de domo ou retangular ou oblongo ou oval de acordo com um aspecto da presente invenção. O número de aletas está subordinado à largura (W2) do reforçador de tubo. O reforçado de tubo estrutural é da largura (W2) e altura (H2) para corresponder à dimensão interna do tubo. A espessura de material (T2) é maior que de aleta interna de projeto ou maior que 25% da espessura de parede de tubo. Uma ou mais estruturas formadas (F2) (características de aleta ou aspectos de projeto como descritas aqui acima) são localizadas adjacente uma espessura adicional (AT2) com forma está subordinado aos requisitos de espaço e engenharia para resistir às tensões localizadas no tubo. Uma estrutura formada (F2) está localizada com contígua a uma espessura adicional (AT2), com um intervalo visível entre a superfície de parede interna do tubo e a parede externa do reforçador de tubo estrutural. A espessura adicional (AT2) da superfície de contato objeto de brasagem está subordinada ao estilo de tubo selecionado, tensões dentro do trocador de calor e resistência às tensões localizadas necessária no ponto de contato.

[0072] Reportando-se à fig. 8a-d, um conjunto de tubo oval (801,811,821,831) é mostrado com tubo (802,812,822,832) e reforçador de tubo estrutural (803,813,823,833). O reforçador de tubo estrutural consiste da aleta (805,815,825,835) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizado (804,814,824,834), espessura adicional (809,819,829,839), e estrutura formada (806,807,816,817,826,836,837). Uma estrutura formada pode ser uma combinação de características de aleta reta, curva, retangular ou aspectos de construção que são adjacentes a uma área de espessura adicional obtida pela brasagem à superfície de tubo interna, que tem um intervalo entre a superfície de tubo interna e a superfície externa do reforçador de tubo estrutura. De preferência o reforçador de tubo estrutural segue o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizada para o reforçador de tubo estrutural na área de contato do reforçador de tubo estrutural. De preferência, o reforçador de tubo estrutural confina o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo estrutural mais tubo na área de contato localizada, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0073] Reportando-se à fig. 8a, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (806,807) com áreas de espessura adicional no raio extremo de dimensão menor do tubo. O contorno do reforçado de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interno com pelo menos três espessuras adicionais (809) e pelo menos duas estruturas formadas adjacentes (806,807) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0074] Reportando-se à fig. 8b, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (816,817) com áreas de espessura adicional (819) no raio extremo de menor dimensão de tubo. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio extremo de dimensão menor do tubo interno com pelo menos duas ou menos espessura adicional (819) pelo menos uma estrutura formada adjacente (816,817) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0075] Reportando-se à fig. 8c, em um aspecto da invenção, a estrutura formada (826) com áreas de espessura adicional (86) no raio extremo de dimensão menor do tubo. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor do tubo interno com pelo menos duas ou menores espessuras adicionais (829) e pelo menos uma estrutura formada adjacente (826) para reforço adicional localizado do conjunto de tubo na área de máxima tensão, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem. A estrutura formada consistindo de uma parte do reforçador de tubo estrutural que é reta e aproximadamente perpendicular em relação à superfície de dimensão maior de tubo.

[0076] Reportando-se à fig. 8d, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (838,837) com áreas de espessura adicional (839) no raio extremo de dimensão menor de tubo. Um lado do raio de dimensão menor de tubo interno, sendo uma extremidade de tubo dobrada (838), e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo estrutural. A área de contato localizada (834) a um mínimo confina parte de, ou parcial, ou completamente a parede de dimensão de tubo menor do tubo dobrado (838) e é suportada pela estrutura formada (837) adjacente a cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma da perna de dimensão menor de tubo dobrada interna. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interno com pelo menos duas ou menos espessura adicional (839) e pelo menos uma estrutura formada adjacente (836,837) para adicional reforço localizado do conjunto de tubo na área de máxima tensão, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0077] Reportando-se à fig. 9a-c, um conjunto de tubo retangular (901,911,921) é mostrado com tubo (902,912,922) e reforçador de tubo estrutural (903,912,923). O reforçador de tubo estrutural consiste da aleta (95,915,925) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizado (904,914,924), espessura adicional (909,919,929), e estrutura formada (906,907,916,917,926,927). Uma estrutura formada pode ser uma combinação de características retas, curvadas, retangulares que estão adjacentes a, uma área de espessura adicional fixada por brasagem à superfície de tubo interna, que tem um intervalo entre a superfície de tubo interna e a superfície externa do reforçador de tubo estrutural. De preferência o reforçador de tubo estrutural segue o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizado para o reforçador de tubo estrutural na área de contato do reforçador de tubo estrutural. De preferência, o reforçador de tubo estrutural confina o tubo em uma forma de contato localizado, e reforçador de tubo estrutural mais tubo na área de contato localizado forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo e o coletor onde o tubo toa ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é brasada para formar uma junta coletora brasada.

[0078] Reportando-se à fig. 9a, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (906,907) com áreas de espessura adicional (909) na dimensão menor de extremidade de tubo. O contorno de uma extremidade do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interno com pelo menos três espessuras adicionais (909) e pelo menos duas estruturas formadas adjacentes (907). O contorno de uma extremidade do reforçador de tubo estrutural que é reto e aproximadamente perpendicular em relação à superfície de dimensão maior de tubo. O reforçador de tubo estrutural utilizando quer uma quer ambas das estruturas formadas de acordo com a resistência à tensão requerida no conjunto tubo, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0079] Reportando-se à fig. 9b, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (918,917) com áreas de espessura adicional (919) na extremidade de dimensão menor do tubo. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo a dimensão menor do interior do tubo, com pelo menos duas ou menos espessura adicional (919) e pelo menos uma estrutura formada adjacente (916,917) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0080] Reportando-se à fig. 9c, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (926,927) com áreas de espessura adicional (29) na dimensão menor extrema de tubo. Um lado da dimensão menor extrema de tubo interna, sendo uma extremidade de tubo dobrada (928) e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo estrutural. A área de contato localizada ((24) a um mínimo, confina parte de, ou parcial, ou completamente, a parede de dimensão de tubo menor do tubo dobrado (98) e é suportada pela estrutura dobrada (927) adjacente a cobrir toda ou uma parte ou nenhuma da perna de dimensão menor de tubo dobrado interna. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo a dimensão menor extrema de tubo interna com pelo menos duas ou menos espessura adicional (929) e pelo menos uma estrutura formada adjacente (926,927) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0081] Reportando-se à fig. 10a-c, um conjunto de tubo abobado (1001,1011,1021) é mostrado com o tubo (1002,1012,1022) e estrutural reforçador de tubo (1003,1013,1023). O reforçador de tubo estrutural consiste da aleta (1005,1015,1025) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizada (1004,1014,1024), espessura adicional (1009,1019,1029), e estrutura formada (106,1007,1016,1017,1026,1027). Uma estrutura formada pode ser uma combinação de características retas, curvas, retangulares que são adjacentes a uma área de espessura adicional fixada por brasagem à superfície de tubo interna, que tem um intervalo entre a superfície de tubo interna e a superfície externa do reforçador de tubo estrutural. De preferência o reforçador de tubo estrutural segue o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno, e proporciona uma área de contato localizada para o reforçador de tubo estrutural na área de contato do reforçador de tubo estrutural. De preferência, o reforçador de tubo estrutural confina o tubo em uma área de contato localizada, e, e reforçador de tubo estrutural mais tubo na área de contato localizada, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0082] Reportando-se à fig. 10a, em um aspecto da invenção são formadas estruturas (1006,1007) com áreas de espessura adicional (1009) no raio extremo de dimensão menor de tubo. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interno com pelo menos duas espessuras adicionais (1009) e pelo menos uma estrutura formada adjacente (1006,1007) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão. Esta é uma junta em grande parte reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0083] Reportando-se à fig. 10b, em um aspecto da invenção a estrutura formada (1016) com áreas de espessura adicional (1019) no raio extremo de dimensão menor de tubo. O contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interno com pelo menos duas ou menos espessuras adicionais (1019) e pelo menos uma estrutura formada adjacente 1016) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão. Esta é uma junta substancialmente reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem. A estrutura formada consistindo de uma parte do reforçador de tubo estrutural que é reta e aproximadamente perpendicular em relação à superfície de dimensão maior de tubo.

[0084] Reportando-se à fig. 10c, sob um aspecto da invenção são fomadas estruturas (1026,1027) com áreas de espessura adicional (109) no raio extremo de dimensão menor de tubo. Um lado do raio de dimensão de tubo interno, sendo uma extremidade de tubo dobrada (1028), e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo estrutural. A área de contato localizada (1024) a um mínimo, confina parte de, ou parcial, ou completamente a parede de dimensão de tubo menor de tubo dobrado (1028) e é suportada pela estrutura dobrada (1027) adjacente a cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma perna de dimensão menor de tubo dobrado interna assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem. O outro raio de dimensão menor extrema de tubo utiliza o contorno do reforçador de tubo estrutural cobrindo o raio de dimensão menor de tubo interna com pelo menos duas ou menos espessura adicional (1029) e pelo menos uma estrutura formada adjacente (1026) para reforço localizado adicional do conjunto de tubo na área de máxima tensão. Esta é uma junta substancialmente reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0085] Reportando-se à fig. 11, um reforçador de tubo extrudado tendo uma dimensão interna e um comprimento (L3) maior que 5 mm e menos de meio comprimento do tubo que pode ser colocado em um tubo oval ou oblongo ou retangular ou em forma de abobada, de acordo com um aspecto da presente invenção. Todas estruturas sobressaem de uma alma central (C3) com a superfície externa daquelas estruturas brasadas à superfície interna do tubo. As estruturas que se estendem da alma central (C3) podem variar em espessura quando comparas entre si de acordo com os requisitos de tensão operacional. O número de aletas está subordinado à largura (W3) do reforçador de tubo. O reforçador de tubo extrudado é da largura (W3) e altura (H3) para casar com a dimensão interna do tubo. A espessura de material (T3) é maior que, igual a, menor que de aleta interna projetada ou maior que 25% da espessura de parede de tubo, com diferente espessura em seção transversal através da totalidade do reforçador de tubo extrudado de acordo com as tensões em seção transversal no conjunto de tubo. Uma ou mais estruturas extrudadas (E3) é localizada no raio de dimensão menor extremo de tubo com forma, espessura e número de membros reforçadores dependente dos requisitos de engenharia para resistir às tensões localizadas no tubo.

[0086] Reportando-se à fig. 12a-b um conjunto de tubo oval (1201,1211) é mostrado com tubo (120,1212) e reforçador de tubo extrudado (1203,1213). O reforçador de tubo extrudado consiste da aleta (1205,1215) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizada (1204,1214), ranhura de fluxo opcional (1209,1219), alma central (1206, 1216) e estrutura extrudada (1207,1208,1217,1218). A alma central é a estrutura base da qual todos os outros elementos, (tais como, aletas, estrutura, ranhuras de fluxo, do reforçador extrudado) se projetam com as superfícies externas contatando a superfície interna da parede de tubo. Estas características podem ser uma combinação de características retas, curvadas, retangulares com o término externo contra a superfície de parede interior de tubo. O reforçador de tubo extrudado pode seguir o contorno do tubo interno e/ou, o inteiro contorno do tubo do tubo interno proporciona a área de contato localizada para o reforçador tubo extrudado na área de contato do reforçador de tubo extrudado. O reforçador de tubo extrudado pode confinar com o tubo em uma área de contato localizada e, o reforçador de tubo extrudado mais tubo na área de contato localizado, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo extrudado e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0087] Reportando-se à fig. 12a, sob um aspecto da invenção existe a estrutura extrudada (1207,1208) aproximadamente centrada em torno da alma central (1206) conferindo resistência nos locais de tensão mais alta, normalmente o raio de dimensão menor extrema de tubo. Adicionalmente, as aletas (1205) com superfície de contato localizada (1204) assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0088] Reportando-se à fig. 12b, sob um aspecto da invenção existe a estrutura extrudada (1217,1218) aproximadamente centrada em torno da alma central (1216) conferindo resistência nos locais de tensão mais alta, normalmente o raio de dimensão menor extremo do tubo. Adicionalmente, aletas (1215) com superfície de contato localizada (1214) saliências contatam a superfície interna de tubo sobre a dimensão maior. Um lado do raio de dimensão menor de tubo interno, sendo uma extremidade de tubo dobrada (1220) e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo estrutural reforçador de tubo. A área de contato localizada (1214) confina com parte de, ou parcial, ou completamente, a parede de dimensão de tubo menor do tubo dobrado (1220) e é suportada pela estrutura extrudada (1218) adjacente a cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma da perna de dimensão menor de tubo dobrado interna. O contorno do reforçador de tubo extrudado cobrindo nenhuma, ou parte de, ou a totalidade de, o raio de dimensão menor de tubo interno com uma estrutura extrudada, uma ranhura de fluxo (1219) é opcional com superfícies de contato localizadas então formando um único conjunto reforçado por brasagem.

[0089] Reportando-se à fig.13a-b um conjunto de tubo retangular (1301,1311) é mostrado com tubo (1302,1312) e reforçador de tubo extrudado (1303,1313). O reforçador de tubo extrudado consiste da aleta (1305,1315) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizado (1304,1314), ranhura de fluxo opcional (1309,1319), alma central (1306,1316) e estrutura extrudada (1307,1308,1317,1318). A alma central é a estrutura base da qual todos os outros elementos, tais como, aletas, estrutura, ranhuras de fluxo, do reforçador de tubo- extrudado, se projetam com as superfícies externas contatando a superfície interna da parede de tubo. Estas características podem ser em uma combinação de características retas, curvadas, retangulares com o término externo contra a superfície de parede interior de tubo. O reforçador de tubo extrudado pode seguir o contorno do tubo interno, ou, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizado para o reforçador de tubo extrudado na área de contato do reforçador de tubo-extrudado. O reforçador de tubo extrudado sob um aspecto da presente invenção confina o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo extrudado mais tubo na área de contato localizado, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo extrudado e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0090] Reportando-se à fig. 13a, em um aspecto da invenção existe a estrutura extrudada (1307,1308) aproximadamente centrada em torno da alma central (1306) conferindo resistência nos locais de tensão mais alta, normalmente a dimensão menor extrema de tubo. Adicionalmente, as aletas (1305) com a superfície de contato localizada (1304) projeções contatam a superfície interna de tubo na dimensão maior. O contorno do reforçador de tubo extrudado cobrindo nenhuma, ou parte de, ou a totalidade de, a dimensão menor de tubo interna com uma estrutura extrudada, uma ranhura de fluxo (1309) é opcional, com superfícies de contato localizadas, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0091] Reportando-se à fig. 13b, sob um aspecto da invenção existe a estrutura extrudada (1317,1318) aproximadamente centrada e torno da alma central (1316) conferindo resistência nos locais de tensão mais alta, normalmente a dimensão menor extrema de tubo. Além disso, aletas (1315) com superfície de contato localizada (1314) projeções contatam a superfície interna de tubo na dimensão maior. Um lado da dimensão menor de tubo interna, sendo uma extremidade de tubo dobrada (1320), e conferindo uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo-estrutural. A área de contato localizada (1314) confina parte de, ou parcial, ou completamente a parede de dimensão de tubo menor do tubo dobrado (1320) e é suportada pela estrutura extrudada (1318) adjacente a cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma da perna de dimensão menor de tubo dobrado interna. O contorno do reforçador de tubo extrudado cobrindo nenhuma, ou parte de, ou a totalidade do raio de dimensão menor de tubo interno com uma estrutura extrudada, uma ranhura de fluxo (1319) é opcional, com superfícies de contato localizadas então formando um único conjunto reforçado por brasagem.

[0092] Reportando-se à fig. 14a-b um conjunto de tubo abobadado (1401,1411) e reforçador de tubo extrudado (1403,1413). O reforçador de tubo extrudado consiste da aleta (1405,1415) para resistência e transferência de calor, superfície de contato localizada (1404,1414), ranhura de fluxo opcional (1409,1419), alma central (1406,1416) e estrutura extrudada (1407,1408,1417,1418). A alma central é a estrutura base da qual todos os outros elementos, tais como, aletas, estrutura, ranhuras de fluxo, do reforçador de tubo extrudado se estendem com a superfícies externas contatando a superfície interna da parede de tubo. A característica pode ser em uma combinação de características retas, curvas, retangulares com o termino externo contra a superfície de parede interior do tubo. De preferência o reforçador de tubo extrudado segue o contorno do tubo interno, mais preferivelmente, o inteiro contorno do tubo interno proporciona a área de contato localizada para o reforçador de tubo extrudado na área de contato do reforçador de tubo extrudado. De preferência, o reforçador de tubo extrudado confina com o tubo em uma área de contato localizada, e, reforçador de tubo extrudado mais tubo na área de contato localizada, forma uma junta reforçada compreendendo o tubo, o reforçador de tubo extrudado e o coletor onde o tubo toca ou confina com o coletor (junta coletora). A junta coletora é objeto de brasagem para formar uma junta coletora brasada.

[0093] Reportando-se à fig. 14a, em um aspecto da invenção existe a estrutura extrudada (1407,1408) aproximadamente centrada em torno da alma central (1406) conferindo resistência nos locais de tensão mais alta, normalmente o raio de dimensão menor extremo do tubo. Além disso, as aletas (1405) com superfície de contato localizada (1404) saliências contatam a superfície interna de tubo na dimensão maior. O contorno reforçador de tubo extrudado cobrindo nenhuma, ou parte de, ou a totalidade do raio de dimensão menor de tubo com uma estrutura extrudada, uma ranhura de fluxo (1409) é opcional, com superfícies de contato localizadas, assim formando uma junta reforçada quando o trocador de calor é objeto de brasagem.

[0094] Reportando-se à fig. 14b, em um aspecto da invenção existe a estrutura extrudada (1417,1418) aproximadamente centrada em torno da alma central (1416) conferindo resistência nos locais de tensão mais alta, normalmente o raio de dimensão menor extremo de tubo. Além disso, as aletas (1415) com saliências de superfície de contato localizada (1414) contatam a superfície interna do tubo na dimensão maior. Um lado do raio de dimensão menor de tubo interno, sendo uma extremidade de tubo dobrada (1420), e proporcionando uma junta reforçada que é suportada pelo reforçador de tubo estrutural. A área de contato localizada (1414) a um mínimo confina com parte de, ou parcial, ou completamente a parede de dimensão de tubo menor do tubo dobrado (1420) e é suportada pela estrutura extrudada (1418) adjacente a cobrindo toda ou uma parte ou nenhuma da perna de dimensão menor de tubo dobrado interna. O contorno do reforçador de tubo extrudado cobrindo nenhuma, ou parte de, ou a totalidade de, o raio de dimensão menor de tubo interna com uma estrutura extrudada, uma ranhura de fluxo (1419) é opcional, com superfícies de contato localizado então formando um único conjunto reforçado por brasagem.

[0095] Aspectos da presente invenção são variáveis pois se relaciona com a dimensão, comprimento, espessura e número de altas que é usado para formar reforçadores de tubo e sua forma geométrica exata pode variar dependendo do conjunto trocador de calor efetivo e aplicação e configuração de tubo do conjunto. Em aplicações ambientais de alta tensão, a espessura total da parede de tubo e reforçador de tubo podem variar, por exemplo, aplicações de resfriador de ar de carga específicas e configuração de tubo podem variar.

[0096] Em trocadores de calor com condições operacionais de temperatura/ pressão solicitantes, aspectos da presente invenção, munidos de reforçador de tubo são vantajosos, por exemplo, em construções CAC. Os ditos aspectos podem ser aplicados com mínima mão de obra adicional e somente pequena modificação uma operação de manufatura. Em vários aspectos de um processo da presente invenção, um recheador de tubo automatizado (um dispositivo ou máquina automatizada de inserção de um turbulador ou aleta no interior de um tubo) pode ser aplicado. Nas ditas aplicações, o reforçador pode ser a primeira ou a última aleta inserida no tubo, e, por conseguinte assegurar facilidade de produção. Em aspectos da invenção tendo um reforçador de tubo usando aleta interna extrudada ou aleta interna, o uso de matrizes de extrusão confere flexibilidade ao engenheiro ou projetista no projetar a aleta interna extrudada ou aleta interna para que resistência apropriada sob condições operacionais ambientais seja obtida com um mínimo de material e estrutura, focalizada no local ou locais de mínima tensão é necessária, assim como permitindo ao projetista a flexibilidade para adicionar estrutura e material nos locais de solicitação mais alta conforme apropriado.

[0097] Aqueles versados na técnica reconhecerão que a dimensão relativa, comprimento, espessura e número de aletas e forma geométrica exata de um conjunto trocador de calor de acordo com a presente invenção, pode variar dependendo da aplicação de trocador de calor usada, (e.g., radiador, condensador, pós-resfriador, resfriador de ar de carga, resfriador de ar para óleo, resfriador de recirculação de gás de escape (ERG)), construção de tubo.

[0098] Em aspectos da presente invenção, um processo de fabricar um trocador de calor compreendendo um tubo, aleta ou aletas internas, um reforçador ou reforçadores de tubo e compreendendo as etapas de: formação de uma aleta ou aletas internas com um reforçador ou reforçadores de tubo; inserção da aleta ou aletas internas com reforçador e/ou reforçadores de aleta no interior do tubo; localizar o reforçador ou reforçadores de tubo com o tubo em áreas do tubo de maneira a conferir maior resistência ou durabilidade ao trocador de calor, brasar o tubo e coletor na junta coletora para formar uma junta brasada de maior durabilidade térmica é contemplada. Em alguns processos da presente invenção, processos compreendendo uma junta coletora e em que o processo adicionalmente compreendendo a etapa de localizar o reforçado ou reforçadores de tubo na região da junta coletora para formar uma junta brasada de maior durabilidade térmica são contemplados.

[0099] Salvo declarado de outro modo, as dimensões e geometrias das várias estruturas representadas aqui não são propostas para serem limitativa da invenção, e outras dimensões ou geometrias são possíveis. Múltiplos componentes estruturais podem ser providos por uma única estrutura integrada. Alternativamente, uma única estrutura integrada poderia ser dividida em múltiplos componentes separados. Além disso, embora uma característica da presente invenção possa ter sido descrita no contexto de somente uma das modalidades ilustradas, a dita característica pode ser combinada com uma ou mais outras características de outras modalidades, para qualquer aplicação dada. Será também apreciado pelo acima exposto que a fabricação das estruturas únicas aqui e a sua operação também constituem processos de acordo com a presente invenção.

[00100] A modalidade preferencial da presente invenção foi exposta. Aqueles versados na técnica realizarão, todavia, que determinadas modificações se enquadrariam dentro dos ensinamentos da presente invenção. Por conseguinte, as reivindicações que se seguem devem ser estudadas para determinar o fiel âmbito e conteúdo da invenção.

Claims (14)

1. Conjunto trocador de calor caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro tanque extremo; um segundo tanque extremo oposto ao primeiro tanque extremo; pelo menos um primeiro tubo (201, 202, 1006) em comunicação fluida com os primeiro e segundo tanques extremos, o pelo menos um primeiro tubo (201, 202, 1006) sendo adaptado para ter um primeiro fluxo de fluido através do mesmo; e pelo menos uma aleta interna (505) e pelo menos uma aleta modificada formando um reforçador de tubo (503, 803) sendo posicionados no interior do pelo menos um tubo (201, 202, 1006), em que o reforçador de tubo (503, 803) está localizado em um local de maior tensão no tubo (201, 202, 1006) de modo a prover maior durabilidade ou resistência ao conjunto trocador de calor.

2. Conjunto trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto trocador de calor é brasado.

3. Conjunto trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um tubo e o pelo menos um tanque extremo entram em contato recíproco para formar uma junta coletora.

4. Conjunto trocador de calor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a junta coletora é uma junta brasada.

5. Conjunto trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o reforçador de tubo é um reforçador de tubo de contato extremo ou reforçador de tubo estrutural.

6. Conjunto trocador de calor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o reforçador de tubo é um reforçador de tubo estrutural.

7. Conjunto trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o reforçador de tubo é um reforçador de tubo extrudado.

8. Conjunto trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o reforçador de tubo é uma aleta modificada posicionada no interior do tubo de tal maneira que a aleta modificada extrema externa contata e segue o contorno da parede interna do tubo no raio ou dimensão menor.

9. Conjunto trocador de calor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a espessura total do tubo e da aleta modificada no ponto de contato é igual ou superior à espessura do tubo nas áreas fora da área de contato entre a aleta modificada e o tubo.

10. Conjunto trocador de calor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a espessura total do tubo e da aleta modificada no ponto de uma junta coletora é superior ou igual à espessura do tubo nas áreas fora da área de contato entre a aleta modificada e o tubo.

11. Conjunto trocador de calor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a espessura total do tubo e da aleta modificada no ponto de uma junta coletora é superior à 2,5 vezes a espessura do tubo no ponto de contato entre a aleta modificada e o tubo.

12. Conjunto trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é um pós- resfriador de turbocompressor, resfriador de ar de carga, ou EGR.

13. Método para fabricar um conjunto trocador de calor compreendendo um tubo, um coletor, uma aleta ou aletas internas, uma aleta ou aletas modificadas formando um reforçador ou reforçadores de tubo, e caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: formar uma aleta ou aletas internas e um reforçador ou reforçadores de tubo; rechear a aleta ou aletas internas e o reforçador ou reforçadores de tubo no interior do tubo; localizar o reforçador ou reforçadores de tubo dentro do tubo em locais de maior tensão no tubo de maneira a conferir maior resistência ou durabilidade ao conjunto trocador de calor; e proceder à brasagem do tubo e coletor em uma junta coletora para formar um junta brasada de maior durabilidade térmica.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende a etapa de localizar o reforçador ou reforçadores de tubo na região da junta coletora, e proceder à brasagem do tubo e coletor na junta coletora para formar uma junta brasada de maior durabilidade térmica.

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