Intercambiador de calor.

Intercambiador de calor,

- conformado por una pluralidad de capas dispuestas unas sobre otras,

que presentan respectivamente una cavidad (24) para la conducción de un medio a enfriar, y que delimitan una cavidad adicional (25) para la conducción de un agente refrigerante, en donde cada capa (6, 6a, 6b, 19) presenta un orificio de paso (11, 12) para la conducción del medio a refrigerar,

- en donde una capa (6, 6a, 6b, 19) está conformada por un armazón (6, 6a, 6b), en el cual se encuentra introducida una pieza insertada de turbulencia (19),

- en donde en un extremo (9, 10) del armazón (6, 6a, 6b) se conforman respectivamente un orificio de paso (11, 12) para la conducción del medio a enfriar, y un dispositivo de cierre del conducto (13),

caracterizado porque,

- el armazón (6, 6a, 6b) presenta un orificio de guía (14) para el alojamiento de una herramienta auxiliar de montaje, y

- el orificio de guía (14) está conformado entre el orificio de paso (11, 12) y el dispositivo de cierre del conducto (13).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/060639.

Solicitante: MAHLE INTERNATIONAL GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Pragstraße 26-46 70376 Stuttgart ALEMANIA.

Inventor/es: VELTE,VOLKER, GRAUER,WILHELM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F28D9/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones en forma de placas o láminas para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización.

PDF original: ES-2464371_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Intercambiador de calor

La presente invención hace referencia a un intercambiador de calor de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.

Un intercambiador de calor de esta clase se conoce a partir de la patente US 4, 815, 534 A.

En la figura 1 se representa un intercambiador de calor de placas apiladas, conformado por diferentes placas 2 alargadas y dispuestas unas sobre otras, que presentan respectivamente una pieza insertada de turbulencia. En este caso, la pieza insertada de turbulencia 3 se encuentra mecanizada por láser y troquelado, y de esta manera se adapta a la forma de la placa 2. Las placas 2 alojadas unas sobre otras, se encuentran dispuestas sobre una placa base 4. En los extremos de cada placa 2 se conforman orificios de paso 5 que se utilizan para la conducción del medio a enfriar o bien, para la conducción del agente refrigerante. El intercambiador de calor de placas apiladas 1 se cierra con una brida F sobre las placas 2, la cual representa el punto de intersección en relación con el motor de combustión interna y con la conducción del agente refrigerante. En este caso, las propias placas 2 son piezas mecanizadas mediante troquelado o embutición. Para la fabricación de esta clase de piezas mecanizadas, se deben fabricar herramientas, en donde para diferentes dimensiones de las placas 2 se requieren una pluralidad de herramientas. La pluralidad de herramientas incrementa los costes de inversión, dado que las herramientas no se pueden modificar y para cada tamaño de placa se debe crear una herramienta propia. Según la clase del medio transmisor térmico, se pueden necesitar hasta cuatro herramientas diferentes por tamaño de placa. En particular, en la fabricación de prototipos, en los cuales también se debe fabricar una herramienta para cada nuevo tamaño, se esperan periodos de tiempo de fabricación prolongados para las herramientas. En el caso de prototipos y de series reducidas, no se amortiza la inversión en las herramientas, debido al número reducido de placas 2.

De esta manera, el objeto de la presente invención consiste en indicar un intercambiador de calor que se pueda fabricar de manera variable, y en el cual se puedan reducir los costes de inversión para las herramientas, particularmente para prototipos o bien, series reducidas.

Conforme a la presente invención, el objeto se resuelve mediante las características de la parte identificativa de la reivindicación 1. Dichas características presentan la ventaja de que el armazón se recorta a partir de una chapa, simplemente mediante haz láser o chorro de agua, en donde el recorrido del haz láser o bien, del chorro de agua se controla mediante un ordenador. En particular, en el caso de un número mayor de piezas, también se puede considerar el troquelado para la fabricación de los armazones. De esta manera, para la fabricación del armazón se puede utilizar cualquier herramienta de haz láser o de chorro de agua controlada por ordenador, con un programa de ordenador especial que proporciona la forma. Queda suprimida completamente la fabricación de una herramienta costosa, con lo cual los costes de inversión se reducen de manera considerable, o se suprimen en su totalidad. Un programa de ordenador de esta clase se puede modificar fácilmente, de manera que se pueden fabricar armazones con diferentes dimensiones y números de piezas, sin que los costes se incrementen esencialmente. De esta manera, se reducen también los tiempos de producción para un intercambiador de calor. Dado que debido a la presente invención, los intercambiadores de calor pueden adoptar cualquier contorno exterior posible, se permite un aprovechamiento óptimo del espacio constructivo o bien, una adaptación al espacio constructivo existente en el vehículo a motor.

De manera ventajosa, el armazón encierra completamente la pieza insertada de turbulencia, y presenta en particular una forma aproximadamente rectangular. La pieza insertada de turbulencia es sujetada por el armazón, en donde la altura del armazón se ajusta a la altura de la pieza insertada de turbulencia. La pieza insertada de turbulencia sólo se debe troquelar a partir de una pieza que presente un tamaño mayor. Se evita un recorte de la pieza insertada de turbulencia para la adaptación a la forma del armazón, hecho que reduce aún más los costes de fabricación del intercambiador de calor.

En un acondicionamiento, entre dos capas conformadas respectivamente por el armazón y la pieza insertada de turbulencia, se encuentra introducido un sistema de separación. En este caso, el sistema de separación mencionado separa los flujos del medio a enfriar y del agente refrigerante. Dado que el sistema de separación se puede fabricar fácilmente ya sea a partir de una lámina o a partir de una chapa delgada, en este caso también se reducen los costes de fabricación para el intercambiador de calor.

En un perfeccionamiento, el sistema de separación conformado como una placa, presenta a ambos lados una capa de soldadura. Mediante la capa de soldadura mencionada se garantiza que durante la soldadura del intercambiador de calor previamente montado, en un horno de soldadura, se unan firmemente entre sí los armazones y las piezas insertadas de turbulencia sobre el sistema de separación, con lo cual se logra una estabilidad elevada del intercambiador de calor.

Conforme a la presente invención, en un extremo del armazón se conforman respectivamente un orificio de paso para la conducción del medio a enfriar, y un dispositivo de cierre del conducto. Mediante el acondicionamiento mencionado, el intercambiador de calor que se basa en una estructura de armazones, corresponde en su geometría a un intercambiador de calor de placas apiladas, de manera que las bridas correspondientes que se montan como una tapa sobre el intercambiador de calor, después del montaje del intercambiador de calor, también se pueden utilizar para el intercambiador de calor realizado con la forma constructiva que presenta armazones. De esta manera no se requiere la fabricación de nuevas bridas para los intercambiadores de calor fabricados con la forma constructiva que presenta armazones.

Para garantizar que el medio a enfriar se conduzca a través de la pieza insertada de turbulencia, el primer orificio de paso para la entrada del medio a enfriar, y el segundo orificio de paso para la salida del medio a enfriar, se encuentran conformados en el armazón, dispuestos de manera enfrentada en diagonal o sólo de manera enfrentada.

Además, el armazón presenta un orificio de guía para el alojamiento de una herramienta auxiliar de montaje. Mediante el orificio de guía mencionado, se garantiza que los armazones dispuestos de manera superpuesta también coincidan con exactitud, de manera que los orificios de paso para la entrada o bien, para la salida del medio a enfriar o del medio refrigerante, se dispongan unos sobre otros de una manera segura.

Conforme a la presente invención, el orificio de guía está conformado entre el orificio de paso y el dispositivo de cierre del conducto.

En un perfeccionamiento, entre dos armazones que se encuentran posicionados en una relación complementaria en una primera posición predeterminada, se encuentra alojado respectivamente un armazón adicional en una segunda posición predeterminada, particularmente girada o invertida en relación con la primera posición. Mediante el posicionamiento alternado mencionado de los armazones entre sí, se crean las cavidades para el paso de un medio a enfriar y para el agente refrigerante, de manera que dichas cavidades se conduzcan siempre de manera alternada entre sí, y de manera que el agente refrigerante pueda evacuar de manera suficiente el calor del medio a enfriar.

En un acondicionamiento, el armazón presenta en su borde exterior, al menos, un saliente de marcado. El saliente de marcado mencionado presenta la ventaja de que después del montaje del intercambiador de calor, se logra una figura simétrica en el exterior del intercambiador de calor, de manera que la persona que realiza el ensamblaje de las piezas, pueda determinar inmediatamente si los armazones individuales ocupan la posición correcta entre sí.

La presente invención admite una pluralidad de formas de ejecución. Algunas de ellas se explican en detalle mediante las figuras representadas en los dibujos.

Muestran:

Figura 1: intercambiador de calor de placas apiladas de acuerdo con el estado del arte,

Figura 2: un armazón de un intercambiador de calor,

Figura 3: una placa de separación de un intercambiador de calor,

Figura 4: una representación de despiece para el sistema conformado por el armazón de acuerdo con la figura 2 y la placa de separación de acuerdo con la figura 3,

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Reivindicaciones:

1. Intercambiador de calor,

- conformado por una pluralidad de capas dispuestas unas sobre otras, que presentan respectivamente una cavidad

(24) para la conducción de un medio a enfriar, y que delimitan una cavidad adicional (25) para la conducción de un agente refrigerante, en donde cada capa (6, 6a, 6b, 19) presenta un orificio de paso (11, 12) para la conducción del medio a refrigerar,

- en donde una capa (6, 6a, 6b, 19) está conformada por un armazón (6, 6a, 6b) , en el cual se encuentra introducida una pieza insertada de turbulencia (19) ,

- en donde en un extremo (9, 10) del armazón (6, 6a, 6b) se conforman respectivamente un orificio de paso (11, 12) para la conducción del medio a enfriar, y un dispositivo de cierre del conducto (13) ,

caracterizado porque,

- el armazón (6, 6a, 6b) presenta un orificio de guía (14) para el alojamiento de una herramienta auxiliar de montaje, y

- el orificio de guía (14) está conformado entre el orificio de paso (11, 12) y el dispositivo de cierre del conducto (13) .

2. Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de cierre del conducto (13) está provisto de un puente (21) .

3. Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el armazón (6, 6a, 6b) encierra completamente la pieza insertada de turbulencia (19) , y de manera ventajosa presenta una forma aproximadamente rectangular.

4. Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque entre dos capas (6, 6a, 6b, 19) conformadas respectivamente por el armazón (6, 6a, 6b) y la pieza insertada de turbulencia (19) , se encuentra introducido un sistema de separación (15) .

5. Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema de separación (15) conformado como una placa, presenta una capa de soldadura a ambos lados.

6. Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer orificio de paso (11) para la entrada del medio a enfriar, y el segundo orificio de paso (12) para la salida del medio a enfriar, se encuentran conformados en el armazón (6, 6a, 6b) dispuestos de manera enfrentada en diagonal.

7. Intercambiador de calor de acuerdo con, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre dos armazones (6a) en una posición predeterminada, se encuentra alojado respectivamente un armazón adicional (6b) en una segunda posición predeterminada, particularmente girada o invertida en relación con la primera posición.

8. Intercambiador de calor de acuerdo con, al menos, una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el armazón (6) presenta, al menos, un saliente de identificación en su borde exterior.


 

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