Intercambiador de calor de tipo laminado de placas.

Un intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) que comprende:

placas de extremo frontal y trasera (51, 52);

una pluralidad de pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) laminadas entre las placas de extremo frontal ytrasera (51, 52); y

compartimentos de fluido a alta temperatura a través de los cuales fluye el fluido a alta temperatura ycompartimentos de fluido a baja temperatura a través de los cuales fluye fluido a baja temperatura definidosen el espacio rodeado por las placas de extremo (51, 52) y las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) uniendo lasbridas periféricas (53a, 54a) de cada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) unas a otras enun proceso de soldadura fuerte, comunicado cada uno de los compartimentos de fluido con un par deconductos de circulación (56a, 56b, 57a, 57b) proporcionados en la placa de extremo frontal o trasera (51,52) de tal manera que los conductos de circulación sobresalgan de la misma, comprendiendo elintercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) además

una pluralidad de protuberancias tipo surco (10, 30, 40) formadas en un lado de cada una de las placas denúcleo planas (53, 54, 13, 14), donde las protuberancias (10, 30, 40) se extienden sustancialmente enparalelo unas a otras desde un lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas hacia el otro ladode extremo en la dirección longitudinal de las placas, desde una región de giro en U en un área en el otrolado de extremo en la dirección longitudinal de las placas y vuelve a dicho lado de extremo en la direcciónlongitudinal de las placas,

donde las placas están curvadas de tal manera que se forman crestas y valles en parte de la placa en elárea en la que se forman las protuberancias, excepto la región de giro en U, en la dirección en la que laplaca está laminada y las crestas y valles se repiten a lo largo de la dirección longitudinal,se proporcionan un puerto de entrada (59a) para fluido a baja temperatura y un puerto de salida (59b) parafluido a baja temperatura en los respectivos lados de extremo en la dirección longitudinal de las placas denúcleo (53, 54, 13, 14), y se proporcionan un puerto de entrada (58a) para fluido a alta temperatura y unpuerto de salida (58b) para fluido a alta temperatura en un lado de extremo en la dirección longitudinal delas placas de núcleo (53, 54, 13, 14) en una zona dentro del área donde se proporciona el puerto deentrada para el fluido a baja temperatura o el puerto de salida para fluido a baja temperatura,ambos extremos de cada una de las protuberancias (10, 30, 40) convergen en el puerto de entrada (58a)para fluido a alta temperatura y el puerto de salida (58b) para fluido a alta temperatura, respectivamente, ycada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) se ensambla de tal manera que el lado de unade las dos placas de núcleo (53, 54, 13, 14) que es opuesto al lado está orientado al lado de la otra de lasdos placas de núcleo (53, 54, 13, 14) que es opuesto a dicho lado y las protuberancias formadas en las35 respectivas placas de núcleo (53, 54, 13, 14) se colocan por parejas pero orientadas en direccionesopuestas, y cada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) forma una pluralidad de tubosserpentín rodeados por las paredes de las protuberancias (10, 30, 40) y los tubos serpentín forman loscompartimentos de fluido a alta temperatura correspondientes.

Intercambiador de calor de tipo laminado de placas

Campo técnico

La presente invención hace referencia a un intercambiador de calor de tipo laminado de placas, como un refrigerador de aceite y un refrigerador de recirculación de gases de escape (EGR, en inglés) .

Técnica precedente [0002] La Figura 7 muestra un ejemplo de un intercambiador de calor de tipo laminado de placas de la técnica relacionada. Un intercambiador de calor de tipo laminado de placas 500 mostrado en la Figura 7 incluye placas de extremo frontal y trasera 51 y 52 y una pluralidad de pares de placas de núcleo 53 y 54 (núcleos 55) laminadas entre ellas, y bridas periféricas de cada uno de los pares de placas de núcleo 53 y 54 (una brida periférica 53a y una brida periférica 54a, por ejemplo) se unen unas a otras en un proceso de soldadura fuerte, donde se definen compartimentos de fluido a alta temperatura y de fluido a baja temperatura mediante laminación alternativamente en el espacio rodeado por las placas de extremo 51, 52 y placas de núcleo 53, 54 y cada uno de los compartimentos de fluido comunica con pares de conductos de circulación 56a, 56b y 57a, 57b proporcionados en la placa de extremo frontal 51 de tal modo que los conductos de circulación sobresalen desde la misma. Se interpone una placa de núcleo intermedia 27 que tiene aletas 25 formadas en ella entre cada par de las placas de núcleo 53 y 54 (véase patente japonesa abierta a inspección pública nº 2001-194086 y 2007-127390, por ejemplo) .

Cada una de las placas de núcleo 53 y 54 tiene una forma de placa sustancialmente plana. Se proporcionan un puerto de salida para fluido a alta temperatura 58b y un puerto de entrada para fluido a baja temperatura 59b en cada una de las placas de núcleo 53 y 54 en un lado de extremo en la dirección longitudinal de las mismas. Por otro lado, se proporcionan un puerto de entrada para fluido a alta temperatura 58a y un puerto de salida para fluido a baja temperatura 59b en cada una de las placas de núcleo 53 y 54 en el otro lado de extremo en la dirección longitudinal de la misma. El puerto de entrada para fluido a alta temperatura 58a y el puerto de salida para fluido a alta temperatura 58b, así como el puerto de entrada para fluido a baja temperatura 59a y el puerto de salida para fluido a baja temperatura 59b de cada una de las placas de núcleo 53 y 54 se disponen en las proximidades de las esquinas respectivas de las mismas, y el par del puerto de entrada para fluido a alta temperatura 58a y el puerto de salida para fluido a alta temperatura 58b y el par del puerto de entrada para fluido a baja temperatura 59a y el puerto de salida para fluido a baja temperatura 59b de cada una de las placas de núcleo 53 y 54 se sitúan sustancialmente en las respectivas líneas diagonales de las mismas. Cada uno de los pares de placas de núcleo 53 y 54 forma un núcleo 55. Se define un compartimento de fluido a alta temperatura a través del cual fluye el fluido a alta temperatura (aceite o gas de EGR, por ejemplo) en cada uno de los núcleos 55. Por otro lado, se define un compartimento de fluido a baja temperatura a través del cual fluye el fluido a baja temperatura (agua de refrigeración, por ejemplo) entre los núcleos 55. Los compartimentos de fluido a alta temperatura y los compartimentos de fluido a baja temperatura comunican con los conductos de circulación 56a, 56b y los conductos de circulación 57a, 57b, respectivamente. El fluido a alta temperatura y el fluido a baja temperatura se introducen en los respectivos compartimentos de fluido o se descargan de los respectivos compartimentos de fluido a través de los conductos de circulación 56a, 56b y los conductos de circulación 57a, 57b. El fluido a alta temperatura y el fluido a baja temperatura, cuando fluyen a través de los respectivos compartimentos de fluido, intercambian calor a través de las placas de núcleo 53 y 54. La Figura 8 muestra el proceso de intercambio de calor. La placa de núcleo mostrada en la Figura 8 difiere de la placa de núcleo mostrada en la Figura 7 en cuanto a la forma. En la Figura 8, las partes que son iguales que o similares a aquellas en la Figura 7 tienen los mismos caracteres de referencia.

Divulgación de la invención Problemas a resolver por la invención [0004] Como se muestra en la Figura 8, el fluido a alta temperatura y el fluido a baja temperatura fluyen sustancialmente de manera lineal desde los puertos de entrada 58a y 59a hacia los puertos de salida 58b y 59b. Las placas de núcleo 53 y 54 tienen, por tanto, grandes áreas que no contribuyen a la transferencia de calor, es decir, el intercambio de calor entre el fluido a alta temperatura y el fluido a baja temperatura (véanse las partes V en la Figura 8) . Como resultado, el intercambiador de calor de tipo laminado de placas 500 de la técnica relacionada presenta un problema de baja eficiencia en el intercambio de calor.

La presente invención se ha llevado a cabo en vista del problema descrito arriba. Un objeto de la presente invención es proporcionar un intercambiador de calor de tipo laminado de placas que tenga una alta eficiencia de intercambio de calor.

Medios para resolver los problemas [0006] Para resolver el problema descrito arriba, la presente invención proporciona un intercambiador de calor de tipo laminado de placas que comprende placas de extremo frontal y trasera; una pluralidad de pares de placas de núcleo laminadas entre las placas de extremo frontal y trasera; y compartimentos de fluido a alta temperatura a través de los cuales fluye el fluido a alta temperatura y compartimentos de fluido a baja temperatura a través de los cuales fluye el fluido a baja temperatura definidos en el espacio rodeado por las placas de extremo y las placas de núcleo uniendo las bridas periféricas de cada uno de los pares de placas de núcleo entre ellas en un proceso de soldadura fuerte, comunicando cada uno de los compartimentos de fluido con un par de conductos de circulación proporcionado en la placa de extremo frontal y trasera de tal manera que los conductos de circulación sobresalgan de las mismas. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas se caracteriza por las siguientes características: Se forma una pluralidad de protuberancias de tipo surco en un lado de cada una de las placas de núcleo planas. Las protuberancias se extienden sustancialmente en paralelo unas a otras desde un lado de extremo en la dirección longitudinal de la placa hacia el otro lado de extremo en la dirección longitudinal de la placa, forman una región de giro en U en un área en el otro lado de extremo en la dirección longitudinal de la placa, y vuelven al primer lado de extremo en la dirección longitudinal de la placa. La placa está curvada de manera que se forman crestas y valles en parte de la placa, el área en la que se forman las protuberancias pero no se forma la región de giro en U, en la dirección en que la placa está laminada y las crestas y valles se repiten a lo largo de la dirección longitudinal. Se proporciona un par de un puerto de entrada para el fluido a baja temperatura y un puerto de salida para el fluido a baja temperatura en los lados de extremo respectivos en la dirección longitudinal de las placas de núcleo, y se proporciona un par de un puerto de entrada para fluido a alta temperatura y un puerto de salida para fluido a alta temperatura en un lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas de núcleo en un área dentro del área donde se proporciona el puerto de entrada para fluido a baja temperatura o el puerto de salida para fluido para fluido a baja temperatura. Ambos extremos de cada una de las protuberancias convergen en el puerto de entrada para fluido a alta temperatura y puerto de salida para fluido a alta temperatura, respectivamente. Cada uno de los pares de placas de núcleo se ensambla de tal manera que el lado de una de las dos placas de núcleo que es opuesto a dicho lado se orienta al lado de la otra de las dos placas de núcleo que es opuesto a dicho lado y las protuberancias formadas en las respectivas placas de núcleo se emparejan pero orientan en direcciones opuestas.

La presente invención se caracteriza también porque cada una de las protuberancias tiene también preferiblemente crestas y valles formados en la dirección de la anchura de las placas de núcleo perpendicular a la dirección longitudinal de las placas de núcleo, y las crestas y valles se repiten a lo largo de la dirección longitudinal de las placas de núcleo.

La presente invención también se caracteriza porque las protuberancias formadas en cada uno de los pares de placas de núcleo son preferiblemente iguales en cuanto al periodo y la amplitud de las ondas formadas de las crestas y valles formados en la dirección de la anchura de las placas de núcleo.

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1. Un intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) que comprende:

placas de extremo frontal y trasera (51, 52) ;

una pluralidad de pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) laminadas entre las placas de extremo frontal y trasera (51, 52) ; y

compartimentos de fluido a alta temperatura a través de los cuales fluye el fluido a alta temperatura y compartimentos de fluido a baja temperatura a través de los cuales fluye fluido a baja temperatura definidos en el espacio rodeado por las placas de extremo (51, 52) y las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) uniendo las bridas periféricas (53a, 54a) de cada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) unas a otras en un proceso de soldadura fuerte, comunicado cada uno de los compartimentos de fluido con un par de conductos de circulación (56a, 56b, 57a, 57b) proporcionados en la placa de extremo frontal o trasera (51, 52) de tal manera que los conductos de circulación sobresalgan de la misma, comprendiendo el intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) además una pluralidad de protuberancias tipo surco (10, 30, 40) formadas en un lado de cada una de las placas de núcleo planas (53, 54, 13, 14) , donde las protuberancias (10, 30, 40) se extienden sustancialmente en paralelo unas a otras desde un lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas hacia el otro lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas, desde una región de giro en U en un área en el otro lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas y vuelve a dicho lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas,

donde las placas están curvadas de tal manera que se forman crestas y valles en parte de la placa en el área en la que se forman las protuberancias, excepto la región de giro en U, en la dirección en la que la placa está laminada y las crestas y valles se repiten a lo largo de la dirección longitudinal,

se proporcionan un puerto de entrada (59a) para fluido a baja temperatura y un puerto de salida (59b) para fluido a baja temperatura en los respectivos lados de extremo en la dirección longitudinal de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) , y se proporcionan un puerto de entrada (58a) para fluido a alta temperatura y un puerto de salida (58b) para fluido a alta temperatura en un lado de extremo en la dirección longitudinal de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) en una zona dentro del área donde se proporciona el puerto de entrada para el fluido a baja temperatura o el puerto de salida para fluido a baja temperatura,

ambos extremos de cada una de las protuberancias (10, 30, 40) convergen en el puerto de entrada (58a) para fluido a alta temperatura y el puerto de salida (58b) para fluido a alta temperatura, respectivamente, y

cada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) se ensambla de tal manera que el lado de una de las dos placas de núcleo (53, 54, 13, 14) que es opuesto al lado está orientado al lado de la otra de las dos placas de núcleo (53, 54, 13, 14) que es opuesto a dicho lado y las protuberancias formadas en las respectivas placas de núcleo (53, 54, 13, 14) se colocan por parejas pero orientadas en direcciones opuestas, y cada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) forma una pluralidad de tubos serpentín rodeados por las paredes de las protuberancias (10, 30, 40) y los tubos serpentín forman los compartimentos de fluido a alta temperatura correspondientes.

2. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las protuberancias (10, 30, 40) tiene también crestas y valles formados en la dirección de la anchura de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) perpendicular a la dirección longitudinal de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) , y las crestas y valles se repiten a lo largo de la dirección longitudinal de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) .

3. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) según la reivindicación 2, caracterizado porque las protuberancias (10, 30, 40) formadas en cada uno de los pares de placas de núcleo (53, 54, 13, 14) son iguales en cuanto al periodo y la amplitud de las ondas formadas por las crestas y valles formados en la dirección de la anchura de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) .

4. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) según la reivindicación 3, caracterizado porque las protuberancias (10, 30, 40) serpentean en fase a lo largo de la dirección longitudinal de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) .

5. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) según la reivindicación 4, caracterizado porque los tubos serpentín, excepto el dispuesto en la posición más interior en las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) , se configuran de tal manera que un tubo serpentín que tiene una longitud menor tiene un área transversal más

pequeña.

6. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) según la reivindicación 3, caracterizado porque las protuberancias (10, 30, 40) serpentean en oposición de fase a lo largo de la dirección longitudinal de las placas de núcleo (53, 54, 13, 14) .

7. El intercambiador de calor de tipo laminado de placas (100) según cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque se forman segundas protuberancias (50) en las paredes que forman las protuberancias (10, 30, 40) a lo largo de la dirección sustancialmente perpendicular a la dirección en la que fluye el fluido a alta temperatura.

FLUIDO A BAJA TEMPERATURA

FLUIDO A ALTA TEMPERATURA

DIRECCIÓN LONGITUDINAL

DIRECCIÓN DE LA ANCHURA

DIRECCIÓN

LONGITUDINAL

DIRECCIÓN

DE LA ANCHURA

FLUJO DE FLUIDO A BAJA TEMPERATURA

DIRECCIÓN LAMINADO

FLUJO DE FLUIDO A ALTA

TEMPERATURA DIRECCIÓN

LONGITUDINAL

DIRECCIÓN LONGITUDINAL

DIRECCIÓN DE LA ANCHURA

DIRECCIÓN DE LA ANCHURA

DIRECCIÓN LONGITUDINAL

FLUIDO A ALTA TEMPERATURA

DIRECCIÓN

LONGITUDINAL

FLUIDO A BAJA TEMPERATURA

DIRECCIÓN DE LA ANCHURA