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 dispuestos en el interior de una carcasa (2), destinados a la circulación de los gases con intercambio de calor con al menos un flujo de fluido refrigerante, estando dichos tubos fijados por sus extremos entre dos placas de soporte (5) acopladas en cada extremo de la carcasa (2), y medios de desviación dispuestos en el interior de la carcasa (2) susceptibles de direccionar el al menos un flujo de fluido refrigerante dentro de la carcasa (2). Los medios de desviación comprenden un deflector longitudinal (6, 6a) sensiblemente paralelo al haz de tubos, destinado a dividir la carcasa (2) en dos circuitos, estando dicho deflector (6, 6a) fijado por sus bordes longitudinales a las paredes internas de la carcasa (2) y por sus bordes transversales a sendas placas de soporte (5) mediante soldadura. Se obtiene un ensamblaje más eficaz de dicho deflector en el interior 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

En algunos intercambiadores de calor para el enfriamiento de gases, por ejemplo los utilizados en sistemas de recirculación de los gases de escape hacia la admisión de un motor de explosión, los dos medios que intercambian calor están separados por una pared.

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. En algunos casos, también pueden incluir algunos componentes de plástico, que pueden tener una sola función o varias funciones integradas 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, el intercambiador EGR debe satisfacer otras funciones secundarias tales como ser ensamblado al bloque motor, proporcionar la conexión al fluido refrigerante, o proporcionar la conexión al circuito de gases de escape, entre otras. Actualmente, los diferentes componentes del intercambiador están unidos a la carcasa mediante soldadura en horno o soldadura por arco o láser.

Algunos intercambiadores EGR de tubos o de placas existentes en el mercado incluyen deflectores, los cuales están ubicados dentro del circuito de fluido refrigerante. El diseño y número de deflectores puede variar de una aplicación a otra, en función de las necesidades de su uso y de las restricciones del fabricante de vehículos, en cuanto a condiciones de funcionamiento o restricciones de empaquetado del intercambiador.

En la mayoría de los casos, los deflectores son usados con la finalidad de mejorar la circulación del fluido refrigerante alrededor de los tubos de los gases, evitando así puntos de estancamiento que podrían causar la ebullición del fluido refrigerante dentro del intercambiador, y mejorar la refrigeración de todos los tubos para obtener un mejor rendimiento del intercambiador.

En otros casos, la razón para incluir algunos deflectores es evitar problemas mecánicos que pueden aparecer bajo las condiciones de trabajo del intercambiador en el motor.

Es conocido un intercambiador EGR que utiliza un deflector longitudinal que divide el interior de la carcasa en dos mitades para direccionar a modo de by-pass el fluido refrigerante desde una mitad de la carcasa a la otra mitad cuando los conductos de entrada y salida del fluido refrigerante están situados en el mismo lado de la carcasa. Dicho deflector está fijado a la carcasa del intercambiador mediante puntos de soldadura y presenta una longitud algo menor que la longitud de la carcasa.

La solicitud de patente española nº 200931016, todavía no publicada, del mismo titular que la presente solicitud, comprende una pluralidad de deflectores dispuestos transversalmente a lo largo del interior de la carcasa. Cada deflector tiene una superficie menor que la superficie transversal de la carcasa por lo que permite el paso parcial del fluido refrigerante. Dichos deflectores no están dispuestos de manera alineada sino que están colocados alternadamente entre sí, quedando las zonas de paso de fluido refrigerante distribuidas alternadamente, por lo que se asegura una correcta distribución del fluido refrigerante, a la vez que se mejora la resistencia mecánica ante vibraciones. Además dichos deflectores están fijados a la carcasa mediante soldadura en horno.

Las patentes JP2000292089 y JP2000283666 incluyen una pluralidad de deflectores transversales a modo de placas dispuestos en el interior de una carcasa de sección circular. El diseño de dichos deflectores es muy similar a la configuración de las placas de soporte situadas en ambos extremos de la carcasa, siendo el diámetro de dichos deflectores igual al diámetro interior de la carcasa, e incluyen unas aberturas para permitir el paso de fluido refrigerante a su través. Las posiciones de dichas aberturas de paso en los diferentes deflectores están distribuidas alternadamente.

En general, el uso de deflectores dentro de los intercambiadores de calor está en aumento y es más frecuente durante los últimos años teniendo en cuenta la normativa medioambiental y las restricciones de diseño de algunos tipos de intercambiadores, tales como:

- Intercambiadores de calor que permiten el uso de dos circuitos de fluido refrigerante, incluso si se trata del mismo fluido o no.

-Intercambiadores de calor que deben enfriar dos fluidos calientes, incluso si se trata del mismo fluido o no.

- Intercambiadores de calor que tienen los conductos de entrada y salida de fluido refrigerante en el mismo lado de la carcasa.

El principal problema que presenta el uso de deflectores es asegurar una estanqueidad adecuada entre los dos circuitos definidos dentro de la carcasa del intercambiador cuando se usan diferentes fluidos refrigerantes, lo cual

está relacionado con la manera de ensamblar y fijar dicho deflector dentro de la carcasa, generalmente mediante puntos de soldadura, respetando a su vez el comportamiento mecánico que el intercambiador debe cumplir requerido por las especificaciones del fabricante de vehículos.

Otro problema que presenta este tipo de deflectores es poder asegurar la posición y orientación adecuadas del 35 deflector cuando es ensamblado dentro de la carcasa antes de ser soldado.

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 deflector destinado a mejorar la distribución de un fluido refrigerante que circula dentro del intercambiador, o incluso separar dos fluidos refrigerantes diferentes sin comunicación entre ellos dentro de una misma carcasa, permitiendo un ensamblaje más eficaz de dicho deflector en el interior del 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 al menos un flujo de fluido refrigerante, estando dichos tubos fijados por sus extremos entre dos placas de soporte acopladas en cada extremo de la carcasa, y medios de desviación dispuestos en el interior de la carcasa susceptibles de direccionar el al menos un flujo de fluido 50 refrigerante dentro de la carcasa, y se caracteriza por el hecho de que los medios de desviación comprenden un deflector longitudinal sensiblemente paralelo al haz de tubos, destinado a dividir la carcasa en dos circuitos,...

1. Intercambiador de calor (1) para gases, en especial de los gases de escape de un motor, que comprende un haz de tubos dispuestos en el interior de una carcasa (2) , destinados a la circulación de los gases con 5 intercambio de calor con al menos un flujo de fluido refrigerante, estando dichos tubos fijados por sus extremos entre dos placas de soporte (5) acopladas en cada extremo de la carcasa (2) , y medios de desviación dispuestos en el interior de la carcasa (2) susceptibles de direccionar el al menos un flujo de fluido refrigerante dentro de la carcasa (2) , caracterizado por el hecho de que los medios de desviación comprenden un deflector longitudinal (6, 6a) sensiblemente paralelo al haz de tubos, destinado a dividir la carcasa (2) en dos circuitos,

estando dicho deflector (6, 6a) fijado por sus bordes longitudinales a las paredes internas de la carcasa (2) y por sus bordes transversales a sendas placas de soporte (5) mediante soldadura.

2. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que el deflector (6, 6a) incluye en sus bordes longitudinales sendas aletas periféricas dobladas (10) destinadas a contactar con las paredes interiores de la carcasa (2) para 15 su unión mediante soldadura.

3. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que el deflector (6, 6a) incluye en sus bordes transversales sendos tramos salientes (11) susceptibles de encajar en respectivas ranuras (12) practicadas en las placas de soporte (5) para su unión mediante soldadura.

4. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que el deflector (6) comprende una superficie cerrada para evitar la comunicación entre ambos circuitos dentro de la carcasa (2) .

5. Intercambiador (1) , según la reivindicación 4, que incluye dos pares de conductos de entrada (7, 7a) y salida 25 (8, 8a) previstos para la distribución de dos flujos de fluido refrigerante diferentes.

6. Intercambiador (1) , según la reivindicación 1, en el que el deflector (6a) comprende una abertura pasante (9) en su superficie capaz de comunicar ambos circuitos dentro de la carcasa (2) .

7. Intercambiador (1) , según la reivindicación 6, que incluye un par de conductos de entrada (7) y salida (8) dispuestos en un mismo extremo de la carcasa (2) para la distribución de un flujo de fluido refrigerante.