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 (2a,

2b) definidos por dichas placas (2), en capas alternadas, incluyendo dichas placas (2) una área destinada al intercambio térmico, una entrada (6) y una salida (7) del fluido a refrigerar, y unos pozos de entrada (4a, 4b) y salida (5a, 5b) del fluido refrigerante estampados en dichas placas (2). Se caracteriza por el hecho de que los pozos (4a, 5a, 4b, 5b) están integrados dentro del área de intercambio térmico de las placas (2). Se consigue una mejor integración en el entorno motor, garantizando a su vez un buen rendimiento térmico

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200700655.

Solicitante: VALEO TERMICO, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: ZARAGOZA.

Inventor/es: CATALAN CONTAMINA,MARIA TERESA, POLA GUTIERREZ,JOSE IGNACIO, RODRIGO MARCO,CARLOS.

Fecha de Solicitud: 13 de Marzo de 2007.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 3 de Mayo de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F28D9/00F4

Clasificación PCT:

  • F02M25/07 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02M ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION CON MEZCLAS COMBUSTIBLES O CONSTITUYENTES DE LAS MISMAS (introducción de la carga de alimentación en tales motores F02B). › F02M 25/00 Aparatos específicos conjugados con los motores para añadir sustancias no combustibles o pequeñas cantidades de combustible secundario, al aire comburente, al combustible principal o a la mezcla aire-combustible (F02M 43/00 tiene prioridad; adición de aire secundario a la mezcla de aire y combustible F02M 23/00). › añadiendo gases de escape.
  • F28D9/00 F […] › 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. › Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones en forma de placas o láminas para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización.
INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS APILADAS.

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), intercambiadores de aceite, refrigeradores del aire de sobrealimentación o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC), y a evaporadores.

Antecedentes de la invención

Un intercambiador de calor de placas apiladas consta de una serie de placas 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, constituyendo dos circuitos diferentes.

Para mejorar el intercambio de calor de placas apiladas, así como la resistencia mecánica del intercambiador, las placas puede tener corrugaciones y/o medios perturbadores del gas, tales como aletas, dispuestas entre las placas que conducen el gas a refrigerar.

El espacio libre entre dos placas consecutivas constituye un paso de uno de los circuitos. Inmediatamente encima o debajo se encuentra un paso del otro circuito, de modo que los circuitos están alternados para que pueda tener lugar el intercambio de calor. Al menos uno de los circuitos puede tener todos sus pasos comunicados y esto se consigue mediante pozos, los cuales son conformados estampando determinadas formas con una determinada altura en las placas y perforando las placas para permitir el paso de fluido.

Una vez que las placas han sido apiladas, las zonas estampadas de los pozos crean una comunicación entre los pasos alternativos de un mismo circuito, cruzando los pasos del otro circuito. La forma estampada de los pozos es generalmente redonda u ovalada.

Las zonas estampadas donde se encuentran los pozos no presentan ni corrugaciones ni aletas, por lo que no existe intercambio de calor en dichas zonas. Por esta razón, los intercambiadores conocidos en la técnica tienen sus pozos situados fuera de la zona de intercambio térmico, es decir las placas incluyen en un lateral unas áreas adicionales de material destinadas a situar los pozos. De este modo, se maximiza la superficie de intercambio de calor ya que los pozos no llegan a obstaculizar la circulación de los gases a enfriar. No obstante, esta solución presenta el inconveniente de que el tamaño de intercambiador aumenta considerablemente, ocasionando problemas para integrar el intercambiador en el entorno motor.

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 placas apiladas conocidos en la técnica, proporcionando un intercambiador que permite una mejor integración en el entorno motor, garantizando a su vez un buen rendimiento térmico.

El intercambiador de calor de placas apiladas, objeto 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, incluyendo dichas placas un área destinada al intercambio térmico, una entrada y una salida del fluido a refrigerar, y unos pozos de entrada y salida del fluido refrigerante estampados en dichas placas, y se caracteriza por el hecho de que los pozos están integrados dentro del área de intercambio térmico de las placas.

De este modo, al estar integrados los pozos dentro del área de intercambio térmico de las placas, es posible reducir el volumen total del intercambiador, mejorando así su integración en el entorno motor. Por tanto, ya no es necesario incluir zonas adicionales de material en las placas para alojar los pozos como ocurría en el estado de la técnica. Asimismo, la geometría y la disposición de los pozos dentro del área de intercambio térmico de las placas es tal que no interfiere durante el intercambio térmico.

Preferentemente, las placas incluyen corrugaciones y/o aletas dispuestas en el área de intercambio térmico. De esta manera, se mejora el intercambio de calor de placas apiladas, así como la resistencia mecánica del intercambiador.

De acuerdo con una realización de la invención, los pozos presentan una forma sensiblemente alargada, con su lado de mayor longitud dirigido según la dirección de circulación del fluido a refrigerar. De este modo, los pozos presentan una dimensión considerablemente reducida en la dirección transversal al paso del fluido a refrigerar, por lo que la superficie de dichos pozos alargados interacciona mínimamente durante el intercambio térmico.

Preferiblemente, los pozos alargados están situados en una zona centrada o descentrada de las placas.

Esta realización es adecuada para ser aplicada en intercambiadores de calor de tipo en forma de "U", en los cuales la entrada y salida del fluido a refrigerar están dispuestas adyacentes en un mismo extremo del conjunto de placas apiladas, estando el extremo opuesto cerrado, y definiendo un paso de ida y un paso de retorno. En este caso, las paredes de mayor longitud de los pozos alargados son susceptibles de separar los pasos de ida y vuelta del fluido a refrigerar. Este diseño de los pozos alargados facilita la configuración en "U" en varias direcciones, entre placas y de placa a placa.

De acuerdo con otra realización de la invención, los pozos asociados al fluido refrigerante están situados en un lateral de las placas cerca de la zona de salida del fluido a refrigerar.

En este caso, se consigue disminuir el volumen total del intercambiador, garantizando un buen intercambio térmico, ya que solo una parte del flujo del fluido a refrigerar entra en contacto con las paredes de los pozos al llegar a su zona de salida, por lo que el contacto con dichos pozos es mínimo.

Preferentemente, los pozos presentan una forma sensiblemente circular u ovalada.

Esta realización es adecuada para ser aplicada en intercambiadores de calor de tipo lineal, en los cuales la entrada y salida del fluido a refrigerar están dispuestas en sendos extremos opuestos del conjunto de placas apiladas.

Breve descripción de los dibujos

Con el fin de facilitar la descripción de cuanto se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan dos casos prácticos de realizaciones del intercambiador de placas apiladas de la invención, en los cuales:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor de placas apiladas convencional;

la figura 2 es una sección transversal del intercambiador de la figura 1;

la figura 3 es una vista en perspectiva de una placa según una primera realización de la invención;

la figura 4 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor de acuerdo con la primera realización de la invención; y

la figura 5 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor de acuerdo con una segunda realización de la invención.

Descripción de realizaciones preferidas

Las figuras 1 y 2 muestran un intercambiador de calor 1 de tipo EGR conocido en el estado de la técnica, que comprende una pluralidad de placas apiladas 2 entre las cuales circulan el gas a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes 2a,2b definidos por dichas placas 2.

Las placas 2 pueden incluir corrugaciones estampadas 3 (ver figura 3), y/o medios perturbadores 3a del gas a refrigerar, tales como aletas, dispuestas entre las placas del circuito 2a del gas a refrigerar, con el fin de mejorar el intercambio de calor, así como la resistencia mecánica del intercambiador.

El intercambiador 1 también incluye pozos de entrada 4 y salida 5 del líquido refrigerante estampados en las placas 2, una entrada 6 y una salida 7 del gas a refrigerar dispuestas en la dirección de la línea de recirculación de los gases de escape, placas de soporte superior 8 e inferior 9, y medios de conexión 10,11 de la entrada y salida del gas con la línea de recirculación.

En la figura 1 puede apreciarse que los pozos 4,5 están situados...

 


Reivindicaciones:

1. Intercambiador de calor (1) de placas apiladas, que comprende una pluralidad de placas apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el fluido refrigerante entre dos circuitos independientes (2a,2b) definidos por dichas placas (2), en capas alternadas, incluyendo dichas placas (2) una área destinada al intercambio térmico, una entrada (6) y una salida (7) del fluido a refrigerar, y unos pozos de entrada (4a,4b) y salida (5a,5b) del fluido refrigerante estampados en dichas placas (2), caracterizado por el hecho de que los pozos (4a,5a,4b,5b) están integrados dentro del área de intercambio térmico de las placas (2).

2. Intercambiador (1), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los pozos (4b,5b) presentan una forma sensiblemente alargada, con su lado de mayor longitud dirigido según la dirección de circulación del fluido a refrigerar.

3. Intercambiador (1), según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los pozos alargados (4b,5b) están situados en una zona centrada o descentrada de las placas (2).

4. Intercambiador (1), según la reivindicación 2 o 3, del tipo en forma de "U" en el cual la entrada (6) y salida (7) del fluido a refrigerar están dispuestas adyacentes en un mismo extremo del conjunto de placas apiladas (2), estando el extremo opuesto cerrado, y definiendo un paso de ida y un paso de retorno, caracterizado por el hecho de que las paredes de mayor longitud de los pozos alargados (4b,5b) son susceptibles de separar los pasos de ida y vuelta del fluido a refrigerar.

5. Intercambiador (1), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los pozos (4a,5a) asociados al fluido refrigerante están situados en un lateral de las placas (2) cerca de la zona de salida (7) del fluido a refrigerar.

6. Intercambiador (1), según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los pozos (4a,5a) presentan una forma sensiblemente circular u ovalada.


 

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