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,

destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido refrigerante, que comprende un depósito de gas (1) que incluye un orificio de entrada (1a) acoplable a un extremo de una carcasa y un orificio de salida (1b) conectado a un reborde de conexión (2) con la línea de recirculación de gases, un filtro (3) de partículas para el filtrado de los gases de escape asociado al orificio de salida (1b) de dicho depósito de gas (6), y una junta de estanqueidad (4) dispuesta sobre una superficie exterior (2a) del reborde de conexión (2). El filtro (3) está integrado con el depósito de gas (1) formando una única pieza inseparable susceptible de ser acoplada a la carcasa del intercambiador. Se consigue un ensamblaje optimizado del filtro de partículas (3) y de la junta de estanqueidad (4).

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 5 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 20 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. 25

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, 35 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 50 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.

En algunos intercambiadores EGR, principalmente en aplicaciones de baja presión (LP) , los requisitos de limpieza son exigentes por lo que el uso de un filtro de partículas integrado en la 5 línea de escape es cada vez más demandado. Dicho filtro 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 10 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 15 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 20 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 25 consiguientes problemas de montaje en el espacio motor.

La solicitud de patente española nº 201230270, del mismo titular que la presente solicitud, describe un intercambiador de calor que comprende un depósito de gas provisto de un orificio de entrada acoplable a un extremo de la carcasa y un orificio de salida conectado con la línea 30 de recirculación de gases, y un filtro de partículas unido al orificio de entrada del depósito de gas preferentemente mediante soldadura.

También son conocidos intercambiadores de calor que comprenden un depósito de gas y un reborde de conexión integrados formando una única pieza, de modo que el extremo del 35 depósito de gas es acoplable a la salida de gases de la carcasa, y un filtro de partículas acoplado internamente al reborde de conexión.

Este tipo de filtros comprende una pantalla de configuración cóncava a modo de bandeja para incrementar el área de filtrado y un ala periférica plana prevista para su unión con un rebaje 40 practicado en el reborde de conexión de tal manera que el ala del filtro no sobresalga de la superficie exterior de dicho reborde de conexión. Asimismo, se utiliza una junta de estanqueidad dispuesta sobre la superficie exterior del reborde de conexión cubriendo la zona de unión con dicho filtro.

La utilización de dicho rebaje para recibir el ala del filtro implica una disminución de la superficie exterior del reborde de conexión, por lo que se requieren juntas de estanqueidad de mayor tamaño. En consecuencia, es necesario que la superficie exterior de dicho reborde de conexión disponga de suficiente espacio para recibir la junta de estanqueidad.

No obstante, los rebordes de conexión presentan unas dimensiones limitadas en función de los requisitos del fabricante del vehículo, por lo que puede ocurrir que el diámetro de la junta de estanqueidad sobresalga parcialmente respecto a la superficie exterior de dicho reborde de conexión, con el consiguiente problema de fuga de gases.

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 ensamblaje optimizado del filtro 5 de partículas y de la respectiva junta de estanqueidad.

El intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor, objeto de la presente invención, destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido refrigerante, es del tipo que comprende un depósito de gas que incluye un orificio de 10 entrada acoplable a un extremo de una carcasa y un orificio de salida conectado a un reborde de conexión con la línea de recirculación de gases, un filtro de partículas para el filtrado de los gases de escape asociado al orificio de salida de dicho depósito de gas, y una junta de estanqueidad dispuesta sobre una superficie exterior del reborde de conexión, y se caracteriza por el hecho de que el filtro está integrado con el depósito de gas formando una única pieza 15 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.

Asimismo, gracias a que el filtro está acoplado al depósito de gas, y no a un rebaje practicado en la superficie exterior del reborde de conexión como ocurría con los filtros conocidos en el estado de la técnica, se obtiene un reborde de conexión con una superficie exterior suficientemente grande para alojar una junta de estanqueidad convencional sin que sobresalga de su perímetro, ya que la superficie exterior se mantiene completa al no requerir de ningún 25 rebaje.

Además, se puede utilizar un reborde de conexión convencional ya que no es necesario...

1. Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor, destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido refrigerante, que comprende un depósito de gas (1) que incluye un orificio de entrada (1a) acoplable a un extremo de una carcasa y un orificio de salida (1b) conectado a un reborde de conexión 5 (2) con la línea de recirculación de gases, un filtro (3) de partículas para el filtrado de los gases de escape asociado al orificio de salida (1b) de dicho depósito de gas (6) , y una junta de estanqueidad (4) dispuesta sobre una superficie exterior (2a) del reborde de conexión (2) , caracterizado por el hecho de que el filtro (3) está integrado con el depósito de gas (1) formando una única pieza inseparable susceptible de ser acoplada a la carcasa 10 del intercambiador.

2. Intercambiador, según la reivindicación 1, en el que el filtro (3) está acoplado entre el depósito de gas (1) y el reborde de conexión (2) .

3. Intercambiador, según la reivindicación 2, en el que el depósito de gas (1) está fabricado mediante estampación.

4. Intercambiador, según la reivindicación 2, en el que el filtro (3) está unido entre el depósito de gas (1) y el reborde de conexión (2) mediante soldadura en horno. 20

5. Intercambiador, según la reivindicación 2, en el que el que el filtro (3) comprende una pantalla de configuración cóncava a modo de bandeja, con un ala perimetral (5) plana prevista para su unión entre el depósito de gas (1) y el reborde de conexión (2) .

6. Intercambiador, según la reivindicación 5, en el que el reborde de conexión (2) comprende un encaje (7) practicado en su superficie enfrentada con el depósito de gas (1) , previsto para recibir el ala perimetral (5) del filtro (3) para su unión mutua.