INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS APILADAS.

Intercambiador de calor de placas apiladas.

lIntercambiador 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 definidos por dichas placas (2), en capas alternadas, incluyendo cada placa (2) una pared lateral longitudinal de cierre (3), y estando cada par de placas (2) montadas con sus respectivas paredes laterales (3) dispuestas en los extremos longitudinales para la separación y cierre de los circuitos. Se caracteriza por el hecho de que cada placa (2) comprende un rebaje lateral (4) situado en uno de sus extremos longitudinales para recibir el fluido refrigerante, de modo que cada par de placas (2) incluye en extremos laterales opuestos un rebaje (4) de entrada y un rebaje (4) de salida del fluido refrigerante. Se obtiene un nuevo diseño de placa que permite el acceso del fluido refrigerante a través de las caras laterales de las placas apiladas, manteniendo ambos circuitos separados gracias a la configuración de las respectivas placas.

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) ,

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La configuración actual de los intercambiadores EGR en el mercado se corresponde con un intercambiador de calor metálico fabricado generalmente de acero inoxidable o aluminio.

Básicamente, hay dos tipos de intercambiadores de calor EGR: un primer tipo consiste en una carcasa en cuyo interior se dispone un haz de tubos para el paso de los gases, circulando el refrigerante por la carcasa, exteriormente a los tubos, y el segundo tipo 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, pudiendo incluir aletas para mejorar el intercambio de calor.

Son conocidos algunos intercambiadores de placas apiladas en los que cada placa incluye una pared lateral longitudinal de cierre, estando cada par de placas montadas con sus respectivas paredes laterales dispuestas en los extremos longitudinales para la separación y cierre de los circuitos de los gases y de fluido refrigerante.

Asimismo, cada circuito puede ser de tipo lineal, también denominado en forma de “I”, en el cual la entrada y salida de fluido están dispuestas en extremos opuestos; o bien puede ser en forma de “U” en el cual la entrada y salida de fluido 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 fluido suele estar constituido por un depósito cerrado.

La mayor parte de los componentes de los intercambiadores EGR son metálicos, de modo que están ensamblados por medios mecánicos y después soldados en horno o soldados por arco o láser para asegurar una adecuada estanqueidad requerida para esta aplicación.

En algunos casos, el intercambiador EGR también puede incluir algunos componentes fabricados de plástico, los cuales pueden realizar una única o varias funciones fabricados en una única pieza.

La función principal de los intercambiadores EGR es el intercambio de calor entre los gases de escape y el fluido refrigerante, con el fin de enfriar los gases. Adicionalmente, los intercambiadores EGR tienen que satisfacer otras funciones secundarias como pueden ser el ensamblaje con el bloque motor, la conexión con el fluido refrigerante, o la conexión con el circuito de escape de gases.

En todos estos casos el proceso de fabricación requiere un elevado número de juntas de soldadura en horno o soldadura por arco o láser, y en consecuencia resulta en una operación compleja y de elevado coste.

En intercambiadores de calor de placas apiladas, es necesario cerrar dos circuitos diferentes: fluido caliente y fluido frío. Usualmente, este tipo de intercambiadores de calor está fabricado mediante soldadura en horno.

Una vez que las placas han sido apiladas, el conjunto de placas define dos circuitos diferentes, uno para el gas y otro pare el fluido refrigerante, presentando el circuito del fluido refrigerante una entrada y una salida usualmente dispuestas en la parte superior del conjunto de placas apiladas.

Debido a que el mercado tiende a reducir el tamaño de los motores, y a la aplicación de los intercambiadores de calor EGR no solo en aplicaciones de alta presión (HP) sino también en los de baja presión (LP) , el espacio disponible para el intercambiador y sus componentes es cada vez menor. Los entornos donde el intercambiador EGR debe ser integrado son cada vez más complicados.

De este modo, es importante desarrollar intercambiadores EGR compactos provistos de partes integradas que puedan ser colocados en el espacio disponible. Por tanto, la posibilidad de usar el mismo componente para definir diferentes configuraciones del circuito de fluido refrigerante se vuelve un valor añadido para este tipo de tecnologías.

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 conocidos en la técnica, proporcionando un nuevo diseño de placa que permita el acceso del fluido refrigerante a través de las caras laterales de las placas apiladas, manteniendo ambos circuitos de calor y frío separados gracias a la configuración de las respectivas placas.

Otro objetivo de la invención es permitir un fluido refrigerante apropiado dentro y a través de las placas mediante un patrón de corrugaciones especiales y la configuración lateral de las placas.

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 cada placa una pared lateral longitudinal de cierre, y estando cada par de placas montadas con sus respectivas paredes laterales dispuestas en los extremos longitudinales para la separación y cierre de los circuitos, y se caracteriza por el hecho de que cada placa comprende un rebaje lateral situado en uno de sus extremos longitudinales para recibir el fluido refrigerante, de modo que cada par de placas incluye en extremos laterales opuestos un rebaje de entrada y un rebaje de salida del fluido refrigerante.

El diseño de las placas con estos rebajes laterales permite ubicar la entrada y salida del fluido refrigerante en las zonas laterales del intercambiador, en lugar de situarlas en la parte superior del conjunto de placas apiladas como ocurría con los intercambiadores conocidos en el estado de la técnica. Además, este diseño permite que el fluido refrigerante sea conducido dentro del rebaje a modo de depósito definido por los laterales de las placas y que fluya a través de los diferentes pares de placas.

En consecuencia, se consigue un intercambiador más compacto que facilita su montaje en el reducido espacio del bloque motor.

Ventajosamente, cada placa comprende una pluralidad de corrugaciones distribuidas en el área destinada al intercambio térmico. Dichas corrugaciones están distribuidas según un patrón definido para orientar y hacer turbulento el flujo de fluido refrigerante con el fin de corregir el sobre-llenado del circuito de fluido refrigerante, evitando la posibilidad de retroceso o inexistencia de áreas de flujo. Por tanto, se consigue maximizar el llenado de fluido refrigerante en la placa.

Preferentemente, cada placa comprende corrugaciones periféricas diseñadas para mantener la distancia a lo largo del espacio entre cada par de placas. De este modo, se evita la posibilidad de deformación de las placas apiladas con los consiguientes problemas de fugas.

Preferiblemente, cada placa incluye orificios previstos para la inserción de respectivas barras de sujeción destinadas a mantener el conjunto de placas apiladas fijo durante su ensamblaje.

Adicionalmente, cada placa incluye una corrugación central transversal prevista para permitir el flujo de fluido refrigerante en “U”.

Opcionalmente, cada placa incluye unas alas dobladas en ambos extremos longitudinales. Dichas alas proporcionan rigidez y estabilidad dimensional al grupo de placas.

Ventajosamente, el intercambiador comprende una carcasa prevista para alojar en su interior el conjunto de placas apiladas, que incluye dos depósitos laterales montados frente a los rebajes laterales de las placas.

Preferentemente, los depósitos laterales de la carcasa son acoplables entre sí para el cierre de dicha carcasa.

Ventajosamente, el intercambiador comprende un pozo de entrada y un pozo de salida del fluido refrigerante dispuestos en los depósitos laterales de la carcasa.

De acuerdo con una realización de la invención, los pozos de entrada y salida del fluido refrigerante están dispuestos respectivamente en laterales opuestos de la carcasa para una configuración lineal del fluido refrigerante.

De acuerdo con otra realización de la invención, los pozos de entrada y salida del fluido refrigerante están dispuestos en un mismo lateral de la carcasa para una configuración en “U” del fluido refrigerante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Con el fin de facilitar la descripción de cuanto se ha...

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 definidos por dichas placas (2) , en capas alternadas, incluyendo cada placa (2) una pared lateral longitudinal de cierre (3) , y estando cada par de placas (2) montadas con sus respectivas paredes laterales (3) dispuestas en los extremos longitudinales para la separación y cierre de los circuitos, caracterizado por el hecho de que cada placa (2) comprende un rebaje lateral (4) situado en uno de sus extremos longitudinales para recibir el fluido refrigerante, de modo que cada par de placas (2) incluye en extremos laterales opuestos un rebaje (4) de entrada y un rebaje (4) de salida del fluido refrigerante.

2. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que cada placa (2) comprende una pluralidad de corrugaciones (5) distribuidas en el área destinada al intercambio térmico.

3. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que cada placa (2) comprende corrugaciones periféricas (6) diseñadas para mantener la distancia a lo largo del espacio entre cada par de placas (2) .

4. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que cada placa (2) incluye orificios (7) previstos para la inserción de respectivas barras de sujeción (7a) destinadas a mantener el conjunto de placas apiladas (2) fijo durante su ensamblaje.

5. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que cada placa (2) incluye una corrugación central transversal (8) prevista para permitir el flujo de fluido refrigerante en “U”.

6. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que cada placa (2) incluye unas alas dobladas (9) en ambos extremos longitudinales.

7. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, que comprende una carcasa (10) prevista para alojar en su interior el conjunto de placas apiladas (2) , que incluye dos depósitos laterales (10a, 10b) montados frente a los rebajes laterales (4) de las placas (2) .

8. Intercambiador (1) , según la reivindicación 7, en el que los depósitos laterales (10a, 10b) de la carcasa (10) son acoplables entre sí para el cierre de dicha carcasa (10) .

9. Intercambiador (1) , según la reivindicación 7 o 8, que comprende un pozo de entrada (11) y un pozo de salida (12) del fluido refrigerante dispuestos en los depósitos laterales (10a, 10b) de la carcasa (10) .

10. Intercambiador (1) , según la reivindicación 9, en el que los pozos de entrada (11) y salida (12) del fluido refrigerante están dispuestos respectivamente en laterales opuestos de la carcasa (10) para una configuración lineal del fluido refrigerante.

11. Intercambiador (1’) , según la reivindicación 9, en el que los pozos de entrada (11) y salida (12) del fluido refrigerante están dispuestos en un mismo lateral de la carcasa (10) para una configuración en “U” del fluido refrigerante.