UNIDAD DE TRANSMISIÓN TÉRMICA.

La invención se refiere a una unidad de transmisión térmica con un canal por el que fluye un refrigerante y un canal por el que fluye un fluido que ha de ser refrigerado, que están separados por una pared entre sí, a partir de la cual se extienden nervios a al menos uno de los dos canales. Las unidades de transmisión térmica de este tipo se usan, por ejemplo, para la refrigeración de gases de escape en una cadena de recirculación de gases de escape en un motor de combustión interna. Los nervios se asoman habitualmente al canal por el que fluye el fluido que ha de ser refrigerado. Aquí existen tanto realizaciones en las que los nervios se extienden desde los dos lados opuestos de la unidad de transmisión térmica al canal como dispositivos de refrigeración en los que los nervios sólo se extienden desde un lado al canal. Los nervios pueden adoptar distintas formas y pueden extenderse en una pieza a lo largo de la dirección de corriente principal o pueden estar realizados como nervios individuales, conociéndose tanto nervios en forma de espigas o de tubos como nervios en forma de superficies de apoyo. El canal por el que fluye el refrigerante puede estar dispuesto en el interior del canal por el que fluye el fluido que ha de ser refrigerado o puede envolver la sección transversal de éste. En los motores de combustión interna se usan unidades de transmisión térmica, por ejemplo para la refrigeración de aire, gases de escape o aceite. Los refrigeradores de aire de sobrealimentación sirven para la reducción de las temperaturas de combustión y, por lo tanto, de los óxidos de nitrógeno que se forman y los refrigeradores de gases de escape para el calentamiento del aire para un calentamiento más rápido de un habitáculo o en la cadena de gases de escape para la reducción de la temperatura de los gases de escape de unos gases que fluyen a un catalizador. En las tuberías de recirculación de gases de escape se reducen con ayuda del refrigerador de gases de escape las temperaturas de los gases de escape y, por lo tanto, la temperatura de combustión en el motor, por lo que pueden reducirse a su vez las emisiones de contaminantes. Como refrigerante puede servir, respectivamente, el agua refrigerante del motor de combustión interna. Una unidad de transmisión térmica que está dispuesta en un sistema de recirculación de gases de escape de un motor de combustión interna se conoce, por ejemplo, por el documento DE 10 2004 019 554 A1. Está formada por un canal interior en forma de U por el que fluyen gases de escape, que está envuelto a lo largo de toda la sección transversal por un canal por el que fluye refrigerante. Aquí se trata de un refrigerador fundido bajo presión formado por varias partes, que presenta distintos planos de división. En los intercambiadores de calor de este tipo se desea un algo rendimiento respecto al calor que ha de ser transmitido, además de que se deposite la menor cantidad de hollín posible. Al mismo tiempo debe reducirse al máximo la pérdida de presión por las unidades de transmisión térmica. Por el documento JP 60-050225 se conoce un refrigerador de aire de sobrealimentación en el que puede cambiarse el paso de flujo por el refrigerador mediante dos válvulas. Cuando las válvulas están abiertas, el flujo pasa por este refrigerador a lo largo de toda su sección transversal en una dirección, mientras que con las válvulas cerradas, el flujo sólo pasa por una tercera parte de la sección transversal a lo largo del triple de la longitud. Las unidades de transmisión térmica conocidas presentan, no obstante, sólo potencias frigoríficas y rendimientos de refrigeradores bajos, en particular cuando los pasos y las diferencias de las temperaturas son reducidos. No obstante, en particular en el campo de la recirculación de gases de escape puede ser deseable conseguir una gran potencia frigorífica con pasos elevados y reducidos consiguiéndose al mismo tiempo una pérdida de presión reducida para reducir así aún más las emisiones de contaminantes. Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar una unidad de transmisión térmica con la que puedan conseguirse en un gran intervalo de pasos y temperaturas grandes potencias frigoríficas o rendimientos, manteniéndose al mismo tiempo baja la pérdida de presión. Este objetivo se consigue mediante la parte caracterizadora de la reivindicación principal. De este modo se obtiene una unidad de transmisión térmica de dos etapas, que consigue con pasos bajos y diferencias de temperaturas relativamente bajas respecto al refrigerante una alta potencia frigorífica o un alto rendimiento de refrigerador, puesto que gracias a la sección transversal reducida por la que pasa el flujo se consigue una gran velocidad de circulación por el refrigerador. Un tipo de construcción así reduce la expansión axial necesaria de la unidad de transmisión térmica, de modo que la misma puede construirse más pequeña. En la unidad de transmisión térmica están dispuestos preferiblemente dos dispositivos de cierre, estando conmutado, 2 E07712105 01-12-2011   cuando está cerrada la primera entrada parcial de fluido mediante el primer dispositivo de cierre, el segundo dispositivo de cierre de tal modo que se prolonga el trayecto de refrigeración para el fluido en la unidad de transmisión térmica. Esto significa, que los dispositivos de cierre se disponen de tal modo que, por el segundo cierre, el flujo pasa en parte en dirección contraria por la unidad de transmisión térmica. Esto conduce a otra prolongación del trayecto de refrigeración efectivo y, por lo tanto, a otro aumento del rendimiento con pasos y temperaturas reducidos, mientras que con el dispositivo de cierre abierto se consiguen rendimientos igual de buenos que en los refrigeradores conocidos con una pérdida de presión reducida. En otra forma de realización que representa una variante, la unidad de transmisión térmica presenta dos paredes de separación, que cooperan de tal modo con los dispositivos de cierre que el flujo pasa por todo el canal en las dos posiciones de conmutación de los dispositivos de cierre, prolongándose el trayecto de refrigeración y estrechándose la sección transversal. Por lo tanto, se aprovecha toda la sección transversal disponible de la unidad de transmisión térmica en las dos posiciones de conmutación del dispositivo de cierre, lo cual conduce nuevamente a un aumento del rendimiento. Preferiblemente, el trayecto de refrigeración se prolonga sustancialmente la misma medida en la que se reduce la sección transversal por la que pasa el flujo. Esto significa que al partirse en dos la sección transversal por la que pasa el flujo se duplica el trayecto de refrigeración. Esto puede conseguirse mediante el uso de toda la unidad de transmisión térmica en las dos posiciones de conmutación de los dispositivos de cierre y mediante desviaciones múltiples. El uso de toda la superficie de transmisión térmica disponible en las dos posiciones de conmutación de los dispositivos de cierre para aumentar el rendimiento se consigue, en particular, mediante una unidad de transmisión térmica en la que la primera pared de separación se extiende desde la entrada de fluido entre la primera y la segunda entrada parcial de fluido en la dirección de corriente principal en la unidad de transmisión térmica hasta delante del extremo opuesto a la entrada de fluido y en la que la segunda pared de separación se extiende desde la salida de fluido entre la primera y la segunda salida parcial de fluido en la dirección de corriente principal en la unidad de transmisión térmica hasta delante del extremo opuesto a la salida de fluido, estando realizados el primero y el segundo dispositivo de cierre como válvulas y estando dispuestas las válvulas en los extremos opuestos de la unidad de transmisión térmica, respectivamente entre la primera y la segunda pared de separación, estando dispuestas las válvulas en dos posiciones de conmutación una perpendicularmente respecto a la otra. Con una forma de construcción de este tipo se obtiene un refrigerador en el que la sección transversal por la que pasa el flujo queda partida en dos cuando la primera entrada de fluido está cerrada, duplicándose al mismo tiempo el trayecto de refrigeración. Cuando la primera válvula está cerrada, el fluido que ha de ser refrigerado entra, por lo tanto, por la sección transversal estrechada en la unidad de transmisión térmica, se desvía detrás de la primera pared de separación 180º por la posición de cierre del segundo dispositivo de cierre, se vuelve a desviar detrás de la pared intermedia nuevamente 180º, lo cual vuelve a realizarse detrás de la segunda pared de separación. Y es en este momento cuando pueden salir los gases de escape. Como alternativa, la primera pared de separación se extiende en forma de U desde la entrada... [Seguir leyendo]

1.- Unidad de transmisión térmica con un canal (5) por el que fluye un refrigerante y un canal (4) por el que fluye un fluido que ha de ser refrigerado, que están separados por una primera pared (11) entre sí, a partir de la cual se extienden nervios (12) a al menos uno de los dos canales (4, 5), presentando el canal (4) por el que fluye el fluido que ha de ser refrigerado una entrada de fluido (8) y una salida de fluido (9) y presentando la unidad de transmisión térmica (1) una segunda pared (13), que separa la entrada de fluido (8) de la salida de fluido (9) y que se extiende hasta delante de un extremo (10) opuesto a la entrada de fluido (8) o a la salida de fluido (9) de la unidad de transmisión térmica (1), caracterizada porque una pared de separación (14; 23, 24; 29, 30) que se extiende en la dirección de la corriente divide el canal (4) en un primero y un segundo canal parcial (15, 16) con una primera entrada parcial de fluido (17) y una segunda entrada parcial de fluido (18), así como una primera salida parcial de fluido (19) y una segunda salida parcial de fluido (20), pudiendo cerrarse al menos la primera entrada parcial de fluido (17) mediante un dispositivo de cierre (21; 27; 31), de modo que el flujo pase en forma de U por la unidad de transmisión térmica (1) cuando está abierto el primer dispositivo de cierre (21; 27; 31) y pase al menos en parte en forma de U cuando está cerrado el primer dispositivo de cierre (21; 27; 31). 2.- Unidad de transmisión térmica según la reivindicación 1, caracterizada porque en la unidad de transmisión térmica (1) están dispuestos dos dispositivos de cierre (27, 28; 31, 32), estando conmutado, cuando está cerrada la primera entrada parcial de fluido (17) mediante el primer dispositivo de cierre (27; 31), el segundo dispositivo de cierre (28; 32) de tal modo que se prolonga el trayecto de refrigeración para el fluido en la unidad de transmisión térmica (1). 3.- Unidad de transmisión térmica según la reivindicación 2, caracterizada porque la unidad de transmisión térmica (1) presenta dos paredes de separación (23, 24; 29, 30), que cooperan de tal modo con los dispositivos de cierre (27, 28; 31, 32) que en las dos posiciones de conmutación de los dispositivos de cierre (27, 28; 31, 32) el fluido pasa por todo el canal (4), prolongándose el trayecto de refrigeración cuando se estrecha la sección transversal. 4.- Unidad de transmisión térmica según la reivindicación 3, caracterizada porque el trayecto de refrigeración se prolonga sustancialmente en la misma medida en que se reduce la sección transversal del flujo. 5.- Unidad de transmisión térmica según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque la primera pared de separación (23) se extiende desde la entrada de fluido (8) entre la primera y la segunda entrada parcial de fluido (17, 18) en la dirección de corriente principal en la unidad de transmisión térmica (1) hasta delante del extremo (10) opuesto a la entrada de fluido (8) y la segunda pared de separación (24) se extiende desde la salida de fluido (9) entre la primera y la segunda salida parcial de fluido (19, 20) en la dirección de corriente principal en la unidad de transmisión térmica (1) hasta delante del extremo (10) opuesto a la salida de fluido (9), estando realizados el primero y el segundo dispositivo de cierre (27, 28) como válvulas y estando dispuestas las válvulas (27, 28) en los extremos opuestos de la unidad de transmisión térmica (1), respectivamente entre la primera y la segunda pared de separación (23, 24), estando dispuestas las válvulas (27, 28) en dos posiciones de conmutación una perpendicularmente respecto a la otra. 6.- Unidad de transmisión térmica según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque la primera pared de separación (29) se extiende en forma de U desde la entrada de fluido (8) entre la primera y la segunda entrada parcial de fluido (17, 18) en la dirección de corriente principal hasta delante de la segunda salida parcial de fluido (20) y la segunda pared de separación (30) se extiende en forma de U desde la salida de fluido (9) entre la primera y la segunda salida parcial de fluido (19, 20) en la dirección de corriente principal hasta delante de la primera entrada parcial de fluido (17), estando realizados el primero y el segundo dispositivo de cierre (31, 32) como válvulas, pudiendo cerrarse mediante la primera válvula (31) la primera entrada parcial de fluido (17) y mediante la segunda válvula (32) la segunda salida parcial de fluido (20), abriendo y cerrando las válvulas (31, 32) una en paralelo a la otra. 7 E07712105 01-12-2011   8 E07712105 01-12-2011   9 E07712105 01-12-2011   E07712105 01-12-2011