INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS APILADAS.
Intercambiador de calor de placas apiladas.
Comprende una pluralidad de placas apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el fluido refrigerante entre dos circuitos independientes definidos por dichas placas (2),
en capas alternadas, comprendiendo el circuito del fluido a refrigerar al menos un extremo provisto de un depósito (7). Se caracteriza por el hecho de que comprende una primera semi-carcasa exterior (12, 14) y una segunda semi-carcasa exterior (13, 15) de cierre acoplables entre sí de manera estanca, ambas cubriendo lateralmente el conjunto de placas apiladas (2), y siendo dichas semi-carcasas de cierre (12-15) susceptibles de definir el depósito (7) en una misma pieza, y por el hecho de que comprende una brida (8) dispuesta en el otro extremo del circuito del fluido a refrigerar opuestamente al depósito (7). Se consigue una integración de los elementos de cierre (7, 12-15) de ambos circuitos, así como de las conexiones de entrada y salida del fluido a refrigerar y del refrigerante.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200931083.
Solicitante: VALEO TERMICO, S.A..
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: DE LA FUENTE ROMERO,JOSE ANTONIO, RODRIGO MARCO,CARLOS, RAMOS ROMERO,MARTA, IBARZ CASTELLÓ,Jorge.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F28D7/16 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL. › F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › F28D 7/00 Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones tubulares para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización. › estando las canalizaciones situadas paralelamente (F28D 7/02 - F28D 7/10 tienen prioridad).
- F28F9/00 F28 […] › F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › Carcasas; Cabezales; Soportes auxiliares para elementos; Elementos auxiliares dentro de las carcasas.
Fragmento de la descripción:
INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS APILADAS
La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas apiladas.
La invención se aplica especialmente a todo tipo de intercambiadores de calor dentro del ámbito del motor, especialmente se aplica a intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor (Exhaust Gas Recirculation Coolers o EGRC) .
1.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En algunos intercambiadores de calor para el enfriamiento de gases, por ejemplo los utilizados en
sistemas de recirculación de los gases de escape hacia la admisión de un motor de explosión, los dos medios que intercambian calor están separados por una pared.
El intercambiador de calor propiamente dicho puede tener distintas configuraciones: por ejemplo, puede 20 consistir en una carcasa tubular en cuyo interior se disponen una serie de conductos paralelos para el paso de los gases, circulando el refrigerante por la carcasa, exteriormente a los conductos; en otra realización, el intercambiador consta de una serie de placas paralelas que
constituyen las superficies de intercambio de calor, de manera que los gases de escape y el refrigerante circulan entre dos placas, en capas alternadas.
Para mejorar el intercambio de calor de placas apiladas, así como la resistencia mecánica del 3 O intercambiador, las placas puede tener corrugaciones y1º medios perturbadores del gas, tales como aletas, dispuestas entre las placas que conducen el gas a refrigerar. Las corrugaciones y/o aletas ayudan a guiar el fluido de modo que se llena apropiadamente el circuito en su totalidad, 35 favoreciendo el intercambio de calor y mejorando la
resistencia mecánica a la presión (por reventón o fatiga) de este circuito. En el caso de intercambiadores de placas apiladas, la unión entre las placas y la carcasa se
realiza generalmente mediante dos bridas que abrazan los extremos del conjunto de placas apiladas. Dichas bridas pueden estar ensambladas junto con un depósito de gas, de manera que el depósito de gas es una pieza intermedia entre la carcasa y la brida, o bien la brida puede estar
ensamblada directamente a la carcasa. Asimismo, el circuito de gases puede ser de tipo lineal, también denominado en forma de ur", en el cual la entrada y salida de gases están dispuestas en extremos opuestos; o bien puede ser en forma de uu" en el cual la
entrada y salida de gases están dispuestas adyacentes en un mismo extremo abierto, estando el extremo opuesto cerrado, y definiendo un paso de ida y un paso de retorno. En este último caso, el extremo cerrado para el retorno de los gases suele estar constituido por un depósito de gas
2 O cerrado. Usualmente, los intercambiadores de calor EGR son metálicos, generalmente fabricados de acero inoxidable
o aluminio. Tanto los intercambiadores de haz de conductos como los de placas apiladas, presentan todos sus
componentes metálicos, de modo que están ensamblados mediante medios mecánicos y luego soldados para asegurar un nivel de estanqueidad requerido para esta aplicación.
En consecuencia, el proceso de fabricación resulta complejo y muy costoso debido al elevado número de 30 uniones a realizar mediante soldadura en horno o soldadura
con láser o por arco.
Una acción para reducir el coste del intercambiador de calor EGR es sustituir la carcasa de acero inoxidable por otro material, como por ejemplo
35 plástico, tanto si este material tiene un coste bajo como
si permite integrar otras funciones, tales como la integración de los conductos del circuito del fluido refrigerante y los soportes de fijación a una superficie del entorno motor donde será fijado el intercambiador de calor.
En los intercambiadores de placas apiladas es necesario cerrar dos circuitos diferentes, es decir, el circuito caliente de los gases de escape y el circuito frío del fluido refrigerante. Usualmente, este tipo de intercambiadores se fabrica mediante soldadura en horno.
Para evitar las elevadas caídas de presión, los fluidos deben entrar directamente dentro del intercambiador de calor. Sin embargo, no es posible el uso de tuberías por lo que las soluciones típicas son depósitos de gas y pozos para insertar el fluido dentro del intercambiador de calor. El ensamblaje y la soldadura en horno de este tipo de elementos (depósitos de gas y pozos) a las placas puede generar problemas de calidad, es decir, pueden producirse fugas, por lo que es necesario que ambos circuitos de gas y de fluido refrigerante sean apropiadamente cerrados para evitar dichas fugas.
Una vez las placas han sido apiladas, éstas definen dos circuitos diferentes, uno para el gas y el otro para el fluido refrigerante, tal como se ha mencionado
anteriormente. El circuito del fluido refrigerante incluye dos pozos, de entrada y salida respectivamente, ubicados usualmente en la parte superior del conjunto de placas apiladas.Debido a que el mercado tiende a reducir el tamaño de los motores y de la aplicación del intercambiador de calor EGR, no solo en aplicaciones de alta presión (HP) sino también de baja presión (LP) , el espacio disponible para acoplar el intercambiador y sus componentes tiende a ser más pequeño. En consecuencia, es importante desarrollar intercambiadores de calor EGR compactos con partes
integradas que puedan ser ajustadas en el espacio motor disponible.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objetivo del intercambiador de calor de placas apiladas de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los intercambiadores de calor conocidos en la técnica, permitiendo la integración de los elementos de cierre de ambos circuitos de fluido a refrigerar y fluido refrigerante, así como de las conexiones de entrada y salida del fluido a refrigerar y del fluido refrigerante.
El intercambiador de calor de placas apiladas de la presente invención es del tipo que comprende una pluralidad de placas apiladas entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el fluido refrigerante entre dos circuitos independientes definidos por dichas placas, en capas alternadas, comprendiendo el circuito del f 1 u ido a refrigerar al menos un extremo provisto de un depósito, e incluyendo una entrada y salida del fluido a refrigerar, y unos pozos de entrada y salida del fluido refrigerante, y se caracteriza por el hecho de que comprende una primera semi-carcasa exterior y una segunda semi-carcasa exterior de cierre acoplables entre sí de manera estanca, ambas cubriendo lateralmente el conjunto de placas apiladas, y siendo dichas semi-carcasas de cierre susceptibles de definir el depósito en una misma pieza, y por el hecho de que comprende una brida dispuesta en el otro extremo del circuito del fluido a refrigerar opuestamente al depósito.
De este modo, se consigue una reducción del número de componentes y por tanto de las juntas de soldadura en horno durante el procedimiento de fabricación del intercambiador, lo cual implica una reducción de costes y tiempo de producción, minimizándose además los riesgos y
los problemas de calidad.
Esta solución del cierre de ambos circuitos de las placas apiladas, permite ubicar la trayectoria del
fluido refrigerante en cualquier posición del intercambiador, facilitando el ensamblaje en un espacio dificultoso del motor.Asimismo, debe tenerse en cuenta que mediante esta solución, la brida auxiliar utilizada en el estado de la técnica, necesaria para ensamblar el depósito de gas al conjunto de placas apiladas, puede ser omitida con los consiguientes beneficios en relación a la reducción de costes al disminuir el número de componentes, y a la producción al reducirse las juntas a soldar.
Ventajosamente, al menos una semi-carcasa exterior de cierre es susceptible de definir la entrada y/o salida del fluido refrigerante.
Preferentemente, la entrada o salida del fluido refrigerante está definida mediante una parte estampada o mediante las semi-carcasas...
Reivindicaciones:
l. Intercambiador de calor (la, lb) de placas apiladas (2) , que comprende una pluralidad de placas 5 apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el f 1u ido refrigerante entre dos circuitos independientes definidos por dichas placas (2) , en capas alternadas, comprendiendo el circuito del f 1u ido a refrigerar al menos un extremo provisto de un depósito 10 (7) , e incluyendo una entrada (5) y salida (6) del fluido a refrigerar, y unos pozos de entrada (9) y salida (10) del fluido refrigerante, caracterizado por el hecho de que comprende una primera semi-carcasa exterior (12, 14) y una segunda semi-carcasa exterior (13, 15) de cierre acoplables 15 entre sí de manera estanca, ambas cubriendo lateralmente el conjunto de placas apiladas (2) , y siendo dichas semicarcasas de cierre (12-15) susceptibles de definir el depósito ( 7) en una misma pieza, y por el hecho de que comprende una brida (8) dispuesta en el otro extremo del
circuito del fluido a refrigerar opuestamente al depósito
( 7) •
2 . Intercambiador (la, lb) , según la reivindicación 1, en el que al menos una semi-carcasa
2 5 exterior de cierre (12-15) es susceptible de definir la entrada (9) y/o salida (10) del fluido refrigerante.
3. Intercambiador (la, lb) , según la reivindicación 2, en el que la entrada (9) o salida ( 1 O)
3 O del f 1 u ido refrigerante está definida mediante una parte estampada o mediante las semi-carcasas (12-15) en una misma pieza.
4. Intercambiador (la, lb) , según cualquiera de 3 5 las reivindicaciones 1 a 3, en el que al menos una semi
carcasa exterior de cierre (12-15) es susceptible de definir la entrada (5) y/o salida ( 6) del fluido a refrigerar. 5. Intercambiador (la, lb) , según la reivindicación 4, en el que la entrada ( 5) o salida ( 6) del fluido a refrigerar está definida mediante una abertura formada en los extremos de las semi-carcasas de cierre (12, 14) , estando dichos extremos cubiertos mediante la brida (8) .
6. Intercambiador (la, lb) , según la reivindicación 5, en el que la salida (6) del fluido refrigerante está situada en el extremo de ambas semicarcasas (12, 14) que define el depósito (7) .
7. Intercambiador (la) , según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que ambas semi-carcasas exteriores de cierre (12, 13) están dispuestas respectivamente en la parte superior e inferior del conjunto de placas apiladas (2)
8. Intercambiador (lb) , según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que ambas semi-carcasas exteriores de cierre (14, 15) están dispuestas respectivamente en laterales opuestos del conjunto de placas apiladas (2) .
9. Intercambiador (la, lb) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que ambas semicarcasas de cierre (12-15) incluyen medios de encaje (16, 17) para su acoplamiento entre sí de manera estanca.
10.
incluyen lengüetas (16) pertenecientes a una de las semicarcasas de cierre (13, 15) , susceptibles de encajar en respectivas ranuras (17) con complementariedad de forma pertenecientes a la otra semi-carcasa de cierre (12, 14) .
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