INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA GASES, EN ESPECIAL DE LOS GASES DE ESCAPE DE UN MOTOR.

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

Intercambiador de calor (1) para gases, en especial de los gases de escape de un motor, que comprende un haz de tubos (2) dispuestos en el interior de una carcasa (3), destinados a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido refrigerante, al menos un depósito de gas (6) acoplable en un extremo de la carcasa (3) y conectado a la línea de recirculación de gases, y un filtro (7) de partículas para el filtrado de los gases de escape, asociado a dicho depósito de gas (6). Dicho filtro (7) está integrado con el depósito de gas 10 (6) formando una única pieza inseparable susceptible de ser acoplada a la carcasa (3) del intercambiador (1). Preferentemente, el filtro (7) está integrado con el depósito de gas (6) mediante soldadura. Se consigue un filtro totalmente integrado con el depósito de gas en una única pieza, facilitando así su ensamblaje con la carcasa del intercambiador.

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

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.

Actualmente, los intercambiadores de calor EGR son ampliamente usados para aplicaciones Diesel con el fin de reducir las emisiones, y también son usados en aplicaciones de gasolina para reducir el consumo de combustible.

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) ; ambas tienen un impacto en el diseño de los intercambiadores de calor EGR. Los fabricantes de vehículos demandan intercambiadores de calor EGR con mayores rendimientos y, a la vez, el espacio disponible para colocar el intercambiador y sus componentes es cada vez más pequeño y más difícil de integrar.

Adicionalmente, en muchas aplicaciones el flujo de fluido refrigerante disponible para enfriar los gases de escape tiende a ser menor aunque los rendimientos del intercambiador hayan ido incrementando.

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 paralelos 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 el mejorar el intercambio de calor.

En el caso de intercambiadores de calor de haz de tubos, la unión entre los tubos y la carcasa puede ser de diferentes tipos. Generalmente, los tubos están fijados por sus extremos entre dos placas de soporte acopladas en cada extremo de la carcasa, presentando ambas placas de soporte una pluralidad de orificios para la colocación de los respectivos tubos.

Dichas placas de soporte están fijadas a su vez a unos medios de conexión con la línea de recirculación, 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. 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, o bien el reborde puede estar ensamblado directamente a la carcasa.

En ambos tipos de intercambiadores EGR, la mayor parte de sus componentes 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.

Algunos intercambiadores EGR también incluyen un filtro en la línea de escape, que generalmente está constituido por un componente independiente, aunque puede estar parcialmente integrado con el intercambiador EGR.

La patente EP2273095 se refiere a un intercambiador de calor que incluye un filtro de fluido integrado en dicho intercambiador, que incluye un área de filtro que sobresale de una superficie plana. Este filtro está configurado como una junta y está ensamblado entre la brida de conexión y el depósito de gas mediante elementos de tornilleria.

La patente EP2194351 se refiere a un intercambiador de calor que incluye un filtro de partículas para el filtrado de los gases de escape, estructuralmente integrado dentro del tubo de entrada de gases del intercambiador de calor.

La patente FR2938051 se refiere a un intercambiador de calor que incluye un filtro alojado en una posición escogida de modo que el filtro está dispuesto próximo a un lado extremo del haz de tubos.

No obstante, estos filtros tienen el inconveniente de que requieren un proceso de ensamblaje arduo y lento ya que se utilizan juntas adicionales y una fijación mediante elementos de tornillería. Además, su volumen hace incrementar las dimensiones del intercambiador, con los consiguientes problemas de montaje en el espacio motor.

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 un filtro de partículas más económico y sencillo de ensamblar en el 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 haz de tubos dispuestos en el interior de una carcasa, destinados a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido refrigerante, al menos un depósito de gas acoplable en un extremo de la carcasa y conectado a la línea de recirculación de gases, y un filtro de partículas para el filtrado de los gases de escape, asociado a dicho depósito de gas, y se caracteriza por el hecho de que dicho filtro está integrado con el depósito de gas formando una única pieza inseparable susceptible de ser acoplada a la carcasa del intercambiador.

De este modo, se consigue un filtro totalmente integrado con el depósito de gas en una única pieza, facilitando así su ensamblaje con la carcasa del intercambiador.

Ventajosamente, el filtro está integrado con el depósito de gas mediante soldadura. Se obtiene así una fijación del filtro con el depósito de gas más sencilla, ya que no es necesario que el filtro posea un reborde metálico o piezas intermedias de fijación, ni tampoco elementos de tornillería para su unión con el depósito de gas, como ocurría con los filtros conocidos.

Asimismo, el depósito de gas puede ser unido directamente mediante soldadura en horno al núcleo del intercambiador de calor y no es necesario usar una pieza separada unida mediante elementos de tornillería como ocurría en el estado de la técnica.

Preferiblemente, el filtro está unido al depósito de gas mediante soldadura por puntos o soldadura por arco.

Opcionalmente, además el filtro está unido al depósito de gas mediante soldadura en horno. Generalmente, es suficiente con una unión con soldadura por puntos o por arco para garantizar una correcta fijación del filtro. No obstante, cabe la posibilidad de mejorar la fijación con una soldadura adicional en horno.

De acuerdo con una realización de la invención, el filtro comprende una pantalla de configuración cóncava a modo de bandeja, con un ala perimetral plana prevista para su unión intrínseca con el depósito de gas.

La configuración a modo de pantalla cóncava permite aumentar la superficie de filtrado, y por otra parte, la superficie plana del ala perimetral facilita la fijación del filtro con el depósito de gas mediante soldadura, sin necesidad de piezas intermedias ni elementos de tornillería.

Ventajosamente, el depósito de gas comprende un borde perimetral plano en su parte interior destinado a recibir el ala perimetral del filtro para su unión mutua. De este modo, se garantiza una fijación por soldadura permanente y robusta entre ambas piezas.

Las ventajas que se obtienen de la presente invención se resumen a continuación:

-Se obtiene un filtro más económico y fácil de fabricar, formado solo por la pantalla de filtrado que incluye el ala perimetral formada del mismo material. No obstante, si se desea puede incluir también un reborde plano metálico alrededor de la pantalla.

-La integración del filtro simplifica el diseño del intercambiador eliminando la necesidad de incluir un reborde, una junta y elementos de tornillería. El resultado es una significante reducción del coste de ensamblaje.

-La integración del filtro en el depósito de gas implica un menor volumen del intercambiador de calor en comparación con otras soluciones que requieren un reborde o pieza adicional.

-Se simplifica el proceso de ensamblaje del intercambiador, al reducir el número de piezas, y debido a que el proceso de soldadura en mucho más rápido que el proceso con elementos de tornillería.

BREVE DESCRIPCIÓN...

1. Intercambiador de calor (1) para gases, en especial de los gases de escape de un motor, que comprende un haz de tubos (2) dispuestos en el interior de una carcasa (3) , destinados a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido refrigerante, al menos un depósito de gas (6) acoplable en un extremo de la carcasa (3) y conectado a la línea de recirculación de gases, y un filtro (7) de partículas para el filtrado de los gases de escape, asociado a dicho depósito de gas (6) , caracterizado por el hecho de que dicho filtro (7) está integrado con el depósito de gas (6) formando una única pieza inseparable susceptible de ser acoplada a la carcasa (3) del intercambiador (1) .

2. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que el filtro (7) está integrado con el depósito de gas (6) mediante soldadura.

3. Intercambiador (1) , según la reivindicación 2, en el que el filtro (7) está unido al depósito de gas (6) mediante soldadura por puntos o soldadura por arco.

4. Intercambiador (1) , según la reivindicación 3, en el que además el filtro (7) está unido al depósito de gas (6) mediante soldadura en horno.

5. Intercambiador (1) , según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el filtro (7) comprende una pantalla (8) de configuración cóncava a modo de bandeja, con un ala perimetral (9) plana prevista para su unión intrínseca con el depósito de gas (6) .

6. Intercambiador (1) , según la reivindicación 5, en el que el depósito de gas (6) comprende un borde perimetral (10) plano en su parte interior destinado a recibir el ala perimetral (9) del filtro (7) para su unión mutua.