INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

Intercambiador de calor para motores de combustión interna, que comprende un primer canal de circulación (1) alargado para el paso de gases de escape del motor de combustión interna,

un segundo canal de circulación (2), dispuesto contiguo con respecto al primer canal de circulación (1), para el paso de gases de escape, un conducto (4), separado del segundo canal de circulación (2), para el paso de un medio, en particular de un refrigerante, pudiendo intercambiarse energía térmica entre el gas de escape del primer canal de circulación (1) y el medio del conducto (4), y pudiendo intercambiarse energía térmica entre el gas de escape en el segundo canal de circulación (2) y el medio en el conducto, por lo menos no en una cantidad notable, y estando dispuesto el segundo canal de circulación (2) de manera constante esencialmente paralelo con respecto al primer canal de circulación (1), y un canal de válvula (6) con un elemento de válvula (8, 9, 10) ajustable, pudiendo ajustarse, mediante un ajuste del elemento de válvula (8, 9, 10) una distribución de los gases de escape al primer canal de circulación (1) y al segundo canal de circulación (2), caracterizado porque el primer canal de circulación (1) y el segundo canal de circulación (2) están alojados en una carcasa (3) común y porque un eje de circulación (SV) del lado de entrada del canal de válvula presenta una dirección distinta del eje de circulación (SK1) del primer canal de circulación, estando dispuesta la dirección de circulación de los gases de escape del canal de válvula (6) delante de los canales de circulación (1, 2) y un canal de entrada (7) delante del canal de válvula (6), y presentando un eje de circulación (SE) del canal de entrada una dirección distinta del eje de circulación (SV) del canal de válvula y de los ejes de circulación (SK1, SK2) de los canales de circulación (1, 2)

Intercambiador de calor para motores de combustión interna.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor para motores de combustión interna según el preámbulo de la reivindicación 1.

En la construcción moderna de vehículos automóviles provistos de motores de combustión interna se utilizan cada vez en mayor medida intercambiadores de calor, mediante los cuales se cede calor de los gases de escape del vehículo a un refrigerante. Esto se puede desear con propósitos de un calentamiento rápido del refrigerante o con propósitos de refrigeración de los gases de escape, por ejemplo en relación con un sistema de recirculación de gas de escape. Al mismo tiempo, aparecen, en particular, en relación con otros componentes y grupos de vehículos automóviles modernos, problemas con vistas al conducto de gas de escape así como también con respecto al espacio constructivo.

El documento DE 102 03 003 A1 describe un intercambiador de calor para gas de escape en el cual están dispuestos un primer y un segundo canales de circulación para gas de escape paralelos en una carcasa común, presentando un canal de válvula dispuesto antes de los canales de circulación la misma dirección de circulación que los canales de circulación, es decir que está dispuesto linealmente con respecto a los canales de circulación.

El documento DE 100 25 877 A1 describe un intercambiador de calor para gas de escape en varias formas de realización en las cuales, en cada caso, un canal de válvula dispuesto antes de los canales de circulación presenta por el lado de entrada una dirección de circulación igual que los canales de circulación, es decir que está dispuesto linealmente con respecto a los canales de circulación.

El documento WO 02/10574 A1 da a conocer un refrigerador de gas de escape con derivación, conduciendo la derivación por delante del refrigerador de gas de escape.

El documento EP 1273786 A2 da a conocer un dispositivo de conmutación para la recirculación de gas de escape.

El documento EP 0987427 A1 da a conocer un dispositivo para la recirculación de una corriente de gas de escape.

La invención se plantea el problema de proponer un intercambiador de calor mencionado al principio, el cual sea especialmente ventajoso con respecto al conducto de gas de escape.

Este problema se resuelve para un intercambiador de calor mencionado al principio según la invención con las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

Gracias a esto, se consigue de forma ventajosa que el intercambiador de calor pueda ser dispuesto de manera flexible, también cuando se dispone de un espacio constructivo limitado, por ejemplo en el espacio del motor de un vehículo automóvil. Además, es ventajoso que el elemento de válvula no se encuentre en el mismo eje de circulación que los canales de circulación dado que, por consiguiente, las ondas estacionarias que dependen de la velocidad de giro, formadas por la corriente de gas de escape pulsante, tienen un efecto menor sobre la mecánica del elemento de válvula. Asimismo, se reducen las vibraciones orientadas longitudinal y transversalmente de la carcasa de intercambiador de calor en la zona del canal de válvula, lo que es asimismo ventajoso para el funcionamiento y la duración de vida de la mecánica de la válvula.

En una forma de realización preferida de un intercambiador de calor según la invención está dispuesto, en la dirección de circulación de los gases de escape, el canal de válvula delante de los canales de circulación y un canal de entrada delante del canal de válvula, presentando de manera especialmente preferida un eje de circulación del canal de entrada otra dirección que el eje de circulación de los canales de circulación. De este modo es posible una curvatura escalonada del conducto de gas de escape, de manera que, para una forma constructiva globalmente menor, esté garantizada una corriente de gas de escape sin obstáculos. Al mismo tiempo, se prefiere especialmente un ángulo entre el eje de circulación del canal de válvula y el eje de circulación del canal de entrada mayor de 30 grados, con el fin de alcanzar una desviación suficientemente grande de la corriente de gas de escape.

Asimismo, es preferido un ángulo entre el eje de circulación del canal de válvula y el eje de circulación del canal de circulación superior a 30 grados, especialmente preferido superior a 40 grados. Al mismo tiempo, se pueden sumar los ángulos entre el canal de circulación y el canal de válvula y el canal de válvula y el canal de entrada con vistas al conducto de gas de escape para conseguir, globalmente, una mayor desviación de la corriente de gas de escape, sin tener que tener en cuenta las desventajas relacionadas con ello en una medida digna de mención. Se evita de forma eficaz, en particular, un conducto de gas de escape poco favorable con respecto a arremolinamientos y resistencia a la circulación, que fuerza en un espacio muy pequeño una desviación de la corriente de gas de escape de 90 grados.

Con el fin de evitar de una manera especial los inconvenientes mencionados con anterioridad, se prefiere especialmente un ángulo entre el eje de circulación del canal de válvula y el eje de circulación del canal de circulación inferior a 60 grados. Esto no se opone a la desviación de dos etapas, mencionada con anterioridad, de la corriente de gas de escape con un ángulo total de hasta aproximadamente 90 grados.

En una forma de realización preferida de la invención, una longitud del flujo media de uno de los canales de circulación es por lo menos un factor dos, de manera especial un factor 2,5, mayor que una longitud del flujo media del canal de válvula. Al mismo tiempo, se entiende por longitud del flujo la longitud media del recorrido de los gases de escape, es decir el recorrido a lo largo de un eje de simetría de un canal de gas de escape. Tomando como base el dimensionado de los canales de circulación, condicionado por la potencia del intercambiador predeterminada, se consigue con ello una forma constructiva especialmente ahorradora de espacio de un intercambiador de calor según la invención.

De forma asimismo preferida, el elemento de válvula presenta un elemento de tapa que se puede ajustar con exactitud, de manera que es necesario únicamente un número reducido de componentes. Con vistas a una mecánica correspondientemente sencilla y efectiva del elemento de válvula, el elemento de etapa está alojado preferentemente en un árbol que se puede girar accionándolo.

De manera especialmente preferida, el canal de válvula presenta una pared de separación, que se puede conectar al elemento de tapa, estando el canal de válvula dividido, por la pared de separación, por lo menos por secciones, en dos mitades de canal de válvula. Esto posibilita, al mismo tiempo, una forma constructiva sencilla así como también un conducto de gas de escape con poca turbulencia.

En una forma de realización preferida de la invención, el segundo canal de circulación está dispuesto, interconectado, esencialmente paralelo con respecto al canal de circulación y, de manera especialmente preferida, el primer canal de circulación y el segundo canal de circulación están alojados en una carcasa común. De este modo, se favorece en cada caso una forma constructiva compacta del intercambiador de calor.

Mediante el contacto del elemento de válvula con la deformación es posible, de manera ventajosa, que uno de los canales de circulación se pueda obturar en cada caso especialmente bien con respecto al paso de gases de escape. Además, se puede evitar de manera sencilla un desgaste del material prematuro en la zona de un contacto del elemento de válvula con el canal de válvula.

De manera ventajosa, el canal de válvula presenta al mismo tiempo una sección transversal circular, y la deformación se puede formar mediante deformación de una pared del canal de válvula, en especial mediante un estampado. Con ello la deformación se puede obtener de una manera sencilla y económica.

Mediante la pared doble del segundo canal de válvula, es posible un aislamiento especialmente bueno frente al intercambio de calor del gas de escape que circula por el canal.

De manera ventajosa, el segundo canal de válvula comprende al mismo tiempo un tubo interior, el cual está alojado en una carcasa, estando la superficie exterior del tubo interior distanciada con respecto a la carcasa. De este modo, es posible que...

1. Intercambiador de calor para motores de combustión interna, que comprende un primer canal de circulación (1) alargado para el paso de gases de escape del motor de combustión interna,

un segundo canal de circulación (2), dispuesto contiguo con respecto al primer canal de circulación (1), para el paso de gases de escape,

un conducto (4), separado del segundo canal de circulación (2), para el paso de un medio, en particular de un refrigerante,

pudiendo intercambiarse energía térmica entre el gas de escape del primer canal de circulación (1) y el medio del conducto (4), y

pudiendo intercambiarse energía térmica entre el gas de escape en el segundo canal de circulación (2) y el medio en el conducto, por lo menos no en una cantidad notable, y estando dispuesto el segundo canal de circulación (2) de manera constante esencialmente paralelo con respecto al primer canal de circulación (1), y un canal de válvula (6) con un elemento de válvula (8, 9, 10) ajustable, pudiendo ajustarse, mediante un ajuste del elemento de válvula (8, 9, 10) una distribución de los gases de escape al primer canal de circulación (1) y al segundo canal de circulación (2), caracterizado porque el primer canal de circulación (1) y el segundo canal de circulación (2) están alojados en una carcasa (3) común y porque un eje de circulación (SV) del lado de entrada del canal de válvula presenta una dirección distinta del eje de circulación (SK1) del primer canal de circulación, estando dispuesta la dirección de circulación de los gases de escape del canal de válvula (6) delante de los canales de circulación (1, 2) y un canal de entrada (7) delante del canal de válvula (6), y presentando un eje de circulación (SE) del canal de entrada una dirección distinta del eje de circulación (SV) del canal de válvula y de los ejes de circulación (SK1, SK2) de los canales de circulación (1, 2).

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque un ángulo (W2) entre el eje de circulación del canal de válvula y el eje de circulación (SE) del canal de entrada es superior a 30 grados.

3. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la longitud del flujo media de uno de los canales de circulación (1, 2) es por lo menos un factor dos mayor que una longitud del flujo media del canal de válvula (6).

4. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque una longitud del flujo media de uno de los canales de circulación (1, 2) es por lo menos un factor 2,5 mayor que una longitud de flujo media del canal de válvula (6).

5. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque un ángulo (W1) entre el eje de circulación (SV) del canal de válvula y el eje de circulación (SK1) del primer canal de circulación (1) es superior a 30 grados.

6. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque un ángulo (W1) entre el eje de circulación (SV) del canal de válvula y el eje de circulación (SK1) del primer canal de circulación (1) es superior a 40 grados.

7. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque un ángulo entre el eje de circulación (SV) del canal de válvula y el eje de circulación (SK1) del primer canal de circulación es inferior a 60 grados.

8. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el elemento de válvula (8, 9, 10) presenta exactamente un elemento de tapa (8) que se puede ajustar.

9. Intercambiador de calor la reivindicación 8, caracterizado porque el elemento de tapa (8) está alojado en un árbol (9) que se puede girar accionándolo.

10. Intercambiador de calor según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el canal de válvula (6) presenta una pared de separación (10) que se puede conectar con el elemento de tapa (8), estando dividido el canal de válvula (6), por la pared de separación (10), por lo menos por secciones, en dos mitades de canal de válvula (6a, 6b).

11. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el canal de válvula está conectado, en particular soldado, con la carcasa.

12. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el canal de válvula (6) presenta una deformación (16, 17), estando en contacto el elemento de válvula (8, 9, 10), por lo menos en una posición final, esencialmente de forma superficial con la deformación (16, 17).

13. Intercambiador de calor según la reivindicación 12, caracterizado porque el canal de válvula (6) presenta una sección transversal esencialmente circular.

14. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque la deformación (16, 17) se puede formar mediante la deformación de una pared del canal de válvula (6), en particular, mediante prensado o estampado.

15. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el segundo canal de circulación (2) presenta una pared (3a, 20) doble.

16. Intercambiador de calor según la reivindicación 15, caracterizado porque el segundo canal de circulación comprende un tubo interior (20), el cual está alojado en una carcasa (3, 3a), estando distanciada una superficie exterior del tubo interior (20) con respecto a la carcasa (3, 3a).

17. Intercambiador de calor según la reivindicación 16, caracterizado porque el tubo interior (20) comprende unos distanciadores (21), mediante los cuales se puede fijar la separación del tubo interior (20) con respecto a la carcasa (3).

18. Intercambiador de calor según la reivindicación 17, caracterizado porque los distanciadores comprenden una pluralidad de botones (21) dispuestos sobre la superficie exterior del tubo interior.

19. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el tubo interior está conectado directamente con una chapa deflectora (10), estando dispuesta la chapa deflectora (10) en el canal de válvula (6).

20. Intercambiador de calor según la reivindicación 19, caracterizado porque la tapa de válvula (8, 9) está dispuesta de manera móvil en la chapa deflectora.

21. Intercambiador de calor según la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque el canal de válvula (6) está conectado directamente con la carcasa (3).

22. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el elemento de válvula (8, 9, 10) está apoyado únicamente en un punto de apoyo (18) de manera que pueda girar en el canal de válvula (6).

23. Intercambiador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el elemento de válvula (8, 9, 10) está apoyado en dos puntos de apoyo (18, 19) distanciados, de manera que pueden girar en el canal de válvula (6).