Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor.

Comprende un circuito metálico (3) destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de refrigeración, dispuesto en el interior de una carcasa de plástico (2), una placa de soporte metálica (8) acoplada a al menos uno de los extremos de dicho circuito (3), un reborde metálico (10) unido a dicha placa de soporte metálica (8) y acoplado en contacto directo con la carcasa de plástico (2).Se caracteriza por el hecho de que incluye medios de aislamiento térmico (12) de dicho al menos uno de los extremos de dicho circuito (3) al cual está fijada la placa de soporte metálica (8). Se consigue disminuir el nivel de temperatura en al menos uno de los extremos del circuito garantizando así la durabilidad del intercambiador, permitiendo además aumentar el rango de materiales plásticos a usar para la carcasa

Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor.

La invención se aplica especialmente en intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor (EGRC).

Antecedentes de la invención

Una práctica bien establecida en el campo de la automoción consiste en proporcionar un sistema de recirculación de los gases de escape de un motor diesel o de un motor de combustión interna, que se conoce como EGR o "Exhaust Gas Recycling", a fin de mezclar estos gases con el aire de admisión, puesto que la presencia de los gases de escape en la mezcla disminuye la producción de óxidos de nitrógeno (NOx).

Antes de ser mezclados con el aire de admisión, los gases de escape pueden ser enfriados en un intercambiador de calor (EGRC o "Exhaust Gas Recycling Cooler") instalado en el bucle del sistema EGR, al objeto de mejorar la eficiencia del sistema.

En el bucle del sistema existe además una válvula (válvula EGR) que controla el paso de gases de escape a través del mismo.

El intercambiador de calor propiamente dicho puede tener distintas configuraciones: por ejemplo, puede consistir en una carcasa tubular en cuyo interior se disponen una serie de tubos paralelos para el paso de los gases, circulando el refrigerante por la carcasa, exteriormente a los tubos; 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.

La carcasa está unida a los conductos de la línea de recirculación mediante unos medios de conexión que pueden consistir en una conexión en V o bien en un reborde periférico de conexión o brida, dependiendo del diseño de la línea de recirculación donde está ensamblado el intercambiador.

En el caso en que se utilice un reborde periférico de conexión o brida, son posibles dos diseños diferentes. El reborde periférico puede estar ensamblado junto con un depósito de gas, de manera que el depósito de gas es una pieza intermedia entre la carcasa y el reborde. Además, el reborde también puede estar ensamblado directamente a la carcasa. Este último diseño corresponde frecuentemente a los casos donde el intercambiador está unido directamente a una válvula EGR.

En algunas aplicaciones de circuitos EGR, es necesario enfriar la válvula EGR. En este caso, el diseño más usual incluye un conducto by-pass que conduce el fluido de refrigeración, que circula a través del intercambiador EGR, hacia o desde la válvula EGR. En el caso en que el intercambiador EGR está ensamblado al circuito EGR a través de un reborde periférico, el conducto by-pass del fluido de refrigeración debe ser fabricado a través de dicho reborde periférico. Según otra realización, el conducto by-pass es externo y conecta la carcasa con la válvula.

Asimismo, el circuito de gases puede ser de tipo lineal en el cual la entrada y salida de gases están dispuestas en extremos opuestos; o bien puede ser en forma de "U" 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 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 en horno o soldados por arco o con láser para asegurar un nivel de estanqueidad requerido para esta aplicación.

Una acción para reducir el coste del intercambiador de calor EGR es sustituir la carcasa de acero inoxidable por otro material, tanto si este material tiene un coste bajo como si permite integrar otras funciones, tales como la integración de los conductos del fluido de refrigeración o de los soportes de sujeción a una superficie del entorno motor donde será fijado el intercambiador.

Son conocidos intercambiadores de calor de haz de conductos que comprenden una carcasa de material plástico. Las carcasas de plástico tienen la ventaja de que se reduce el coste del producto final ya que permite integrar los conductos del circuito del fluido de refrigeración y los soportes de fijación a una superficie del entorno motor.

Son conocidas patentes referentes a intercambiadores EGR con carcasa de plástico que describen la unión entre las partes metálicas y de plástico, asegurando una estanqueidad del fluido de refrigeración para evitar cualquier fuga.

Uno de los principales puntos de este desarrollo es la máxima temperatura que el plástico debe resistir. Este tipo de intercambiadores suele comprender un reborde metálico unido a la placa de soporte, y en contacto directo con la carcasa de plástico, pudiendo estar la válvula EGR o by-pass directamente ensamblada a este reborde o a través de un cuerpo de conexión intermedio. En consecuencia, la temperatura elevada puede ser transferida desde las paredes de la válvula o del cuerpo de conexión intermedio al reborde y por tanto al plástico. Esto implica usar un material plástico para la carcasa que resista una alta temperatura, por lo que se limita el rango de plásticos a usar y también implica un aumento considerable del coste.

Para proporcionar una estanqueidad del flujo de gas entre la válvula y el intercambiador se coloca una junta de estanqueidad entre el reborde metálico y la válvula o el cuerpo de conexión intermedio. Esta junta es generalmente metálica, por ejemplo de acero, para aplicaciones EGRC. Dicha junta metálica también presenta una alta conductividad de calor, por lo que el calor transferido desde el material en contacto con el gas no disminuye.

Descripción de la invención

El objetivo del intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los intercambiadores conocidos en la técnica, proporcionando unos medios de aislamiento térmico que permiten disminuir el nivel de temperatura en al menos uno de los extremos del circuito al cual está fijada la placa de soporte metálica, garantizando así la durabilidad del intercambiador.

El intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor, objeto de la presente invención, es del tipo que comprende un circuito metálico destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de refrigeración, dispuesto en el interior de una carcasa de plástico, una placa de soporte metálica acoplada a al menos uno de los extremos de dicho circuito, un reborde metálico unido a dicha placa de soporte metálica y acoplado en contacto directo con la carcasa de plástico, y se caracteriza por el hecho de que incluye medios de aislamiento térmico de dicho al menos uno de los extremos de dicho circuito al cual está fijada la placa de soporte metálica.

De este modo, los medios de aislamiento térmico de la invención permiten disminuir el nivel de temperatura, garantizando así la durabilidad del intercambiador EGR, y, lo que es más importante, permite aumentar el rango de materiales plásticos a usar para la carcasa. Asimismo, el coste de producción se ve reducido.

Según una realización de la invención, una válvula EGR o by-pass está ensamblada directamente a dicho reborde metálico o a través de un cuerpo de conexión intermedio.

Dicho cuerpo de conexión intermedio es un componente opcional y puede presentar diferentes configuraciones en función del entorno motor.

Preferentemente, los medios de aislamiento térmico consisten en una junta de estanqueidad dispuesta entre dicho reborde metálico y dicha válvula o dicho cuerpo de conexión intermedio.

Ventajosamente, la junta de estanqueidad está fabricada de un material aislante térmico, disminuyendo así la transferencia de calor desde la válvula o el cuerpo de conexión intermedio hasta la carcasa de plástico.

Preferiblemente, la junta de estanqueidad está fabricada de mica. Este...

1. Intercambiador de calor (1) para gases, que comprende un circuito metálico (3) destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de refrigeración, dispuesto en el interior de una carcasa de plástico (2), una placa de soporte metálica (8) acoplada a al menos uno de los extremos de dicho circuito (3), un reborde metálico (10) unido a dicha placa de soporte metálica (8) y acoplado en contacto directo con la carcasa de plástico (2), caracterizado por el hecho de que incluye medios de aislamiento térmico (12) de dicho al menos uno de los extremos de dicho circuito (3) al cual está fijada la placa de soporte metálica (8).

2. Intercambiador (1), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que una válvula EGR o by-pass está ensamblada directamente a dicho reborde metálico (10) o a través de un cuerpo de conexión intermedio.

3. Intercambiador (1), según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que los medios de aislamiento térmico consisten en una junta de estanqueidad (12) dispuesta entre dicho reborde metálico (10) y dicha válvula o dicho cuerpo de conexión intermedio.

4. Intercambiador (1), según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la junta de estanqueidad (12) está fabricada de un material aislante térmico, disminuyendo así la transferencia de calor desde la válvula o el cuerpo de conexión intermedio hasta la carcasa de plástico (2).

5. Intercambiador (1), según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la junta de estanqueidad (12) está fabricada de mica.

6. Intercambiador (1), según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por el hecho de que la junta de estanqueidad (12) es susceptible de resistir una alta temperatura de hasta 950ºC aproximadamente, permitiendo disminuir notablemente la temperatura en contacto con la carcasa de plástico (2).