Intercambiador de calor para gases, y su correspondiente procedimiento de fabricación.

Comprende un núcleo metálico (2) que incluye un conjunto de conductos paralelos (3), destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de refrigeración, al menos una placa de soporte (8, 8a, 9) unida mediante soldadura láser a al menos uno de los extremos de dicho conjunto de conductos paralelos (3), y al menos un depósito de gas (12) o elemento de conexión. Se caracteriza por el hecho de que el al menos un depósito de gas (12) o elemento de conexión está unido directamente a la al menos una placa de soporte (8, 8a, 9) mediante soldadura con láser o soldadura por arco. Se obtiene un núcleo estructuralmente más sencillo, sin necesidad de utilizar una carcasa. Además, se obtiene un procedimiento de fabricación simplificado, reduciéndose el coste de producción y el número de componentes utilizados

Intercambiador de calor para gases, y su correspondiente procedimiento de fabricación.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor para gases, y a su correspondiente procedimiento de fabricación.

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.

El intercambiador de calor propiamente dicho puede tener distintas configuraciones: por ejemplo, puede consistir en una carcasa en cuyo interior se disponen una serie de conductos paralelos para el paso de los gases, circulando el refrigerante por la carcasa, exteriormente a los conductos; en otra realización, el intercambiador 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.

En el caso de intercambiadores de calor de haz de conductos, la unión entre los conductos y la carcasa puede ser de diferentes tipos. Generalmente, los conductos 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 conductos. Dichas placas de soporte están fijadas a su vez a unos medios de conexión con la línea de recirculación.

Dichos medios de conexión 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. En algunos casos, la placa de soporte está integrada en una única pieza con los medios de conexión formando una única brida de conexión. Los medios de conexión también pueden consistir en un depósito de gas dispuesto en uno o ambos extremos de la carcasa.

En la actualidad, los intercambiadores de calor EGR son metálicos, generalmente fabricados de acero inoxidable. Tanto los intercambiadores de haz de conductos como los de placas apiladas, presentan todos sus componentes metálicos, de modo que están ensamblados mediante medios mecánicos y luego soldados en horno para asegurar un nivel de estanqueidad requerido para esta aplicación.

La patente WO 2005/052346 se refiere a un intercambiador de calor que comprende una carcasa de plástico en cuyo interior se aloja un núcleo metálico formado por un haz de conductos paralelos unidos por sus extremos a dos placas de soporte, estando dichas placas unidas a unas conexiones con la línea de recirculación de gases. Además, entre el correspondiente extremo de la carcasa y la placa de soporte se prevé la colocación de una junta de plástico para garantizar el nivel de estanqueidad. Las carcasas de plástico tienen la ventaja de que se reduce el coste de producción ya que permiten integrar los conductos del circuito del fluido refrigerante y los soportes de fijación. Generalmente, la unión entre la placa de soporte metálica y la carcasa de plástico se lleva a cabo mediante un ensamblaje mecánico.

Las patentes US 6,269,870, WO 2004/001203 y US 2003/0079869 se refieren a intercambiadores de calor del tipo que incluyen haz de conductos, cuyas placas de soporte incluyen una pared periférica orientada hacia fuera que se extiende más allá de los extremos de los conductos, de modo que cada pared periférica está unida sobre la superficie interna de una carcasa metálica y adyacentemente a un difusor, mediante soldadura por arco. La unión entre los conductos y las placas de soporte se realiza mediante soldadura con láser.

Las patentes JP 2004177058, JP 2004028469 y JP 2004263616 se refieren a intercambiadores de calor del tipo que comprenden haz de conductos, cuya carcasa metálica está formada por dos partes unidas entre sí mediante soldadura con láser, y utilizando soldadura en horno para las uniones de los conductos con las placas de soporte.

La patente US 6,311,678 se refiere a un intercambiador de calor del tipo que comprende un núcleo que incluye un haz de conductos paralelos unidos por sus extremos a dos placas de soporte y estando dichas placas unidas a unas conexiones con la línea de recirculación de gases. El núcleo una vez montado es insertado en un bloque de fundición en aluminio para formar una carcasa metálica.

No obstante, el proceso de fabricación de los diferentes intercambiadores mencionados es en general complejo, ya que en los casos en que se utiliza soldadura en horno es necesario el empleo de elementos de soporte para mantener inmovilizados los diferentes componentes mientras el intercambiador está dentro del horno. Esto complica considerablemente el procedimiento de fabricación del intercambiador, aumentando también el tiempo y coste producción.

Cabe destacar que el procedimiento de fabricación también resulta complejo en aquellos casos en que se combinan diferentes tipos de soldadura, tales como soldadura por arco, con láser o en horno, para unir los diversos componentes del intercambiador. Además, en la mayoría de casos dichos componentes son estructuralmente complejos debido a que requieren superficies adicionales o rebordes para garantizar una buena unión.

Descripción de la invención

El objetivo del intercambiador de calor para gases de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los intercambiadores conocidos en la técnica, proporcionando una reducción del número de componentes, así como una reducción de costes de fabricación.

El intercambiador de calor para gases, objeto de la presente invención, es del tipo que comprende un núcleo metálico que incluye un conjunto de conductos paralelos, destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de refrigeración, al menos una placa de soporte unida mediante soldadura láser a al menos uno de los extremos de dicho conjunto de conductos paralelos, y al menos un depósito de gas o elemento de conexión, y se caracteriza por el hecho de que el al menos un depósito de gas o elemento de conexión está unido directamente a la al menos una placa de soporte mediante soldadura con láser o soldadura por arco.

De este modo, es posible obtener un núcleo estructuralmente más sencillo, sin necesidad de utilizar una carcasa, ya que el depósito de gas o elemento de conexión está directamente unido a la placa de soporte, en lugar de estar unido a una carcasa como ocurría en el estado de la técnica.

Por otra parte, los procesos de unión entre los componentes del núcleo se llevan a cabo de manera rápida y eficaz, sin tener que recurrir a la soldadura en horno, y sin necesidad de presentar superficies adicionales o rebordes para garantizar una buena unión, como ocurría en el estado de la técnica. Además, se consigue una reducción del volumen y coste de dicho intercambiador de calor.

Asimismo, gracias a la sencilla utilización de la soldadura con láser o por arco, es posible obtener cualquier diseño y orientación del circuito de los gases a enfriar.

Además, es posible fabricar una única unidad, sin stocks intermedios, disminuyendo así los defectos de calidad.

Ventajosamente, el núcleo es susceptible de ser alojado dentro de una carcasa conectada con el circuito del fluido de refrigeración.

De esta manera, los componentes soldados con láser o por arco que conforman el núcleo permanecen inmóviles durante su introducción en la carcasa y durante su unión a ésta, ya sea mediante soldadura en horno, o cualquier otro tipo de unión.

Además, el diseño del núcleo es independiente del material en que esté fabricada la carcasa, ya sea de plástico, metal, o un compuesto.

De acuerdo con una ,realización preferida de la invención, el intercambiador de calor que es del tipo en forma de "U" en el cual la entrada y salida del fluido a refrigerar están dispuestas adyacentes en un mismo extremo abierto del conjunto de conductos paralelos, estando el extremo opuesto cerrado, y definiendo un paso de ida y un paso de retorno, se caracteriza por el hecho de que el núcleo comprende una primera placa de soporte dispuesta en el extremo abierto, provista de un reborde destinado a unirse a una carcasa, y una segunda placa de soporte dispuesta en el extremo cerrado y unida a un depósito...

1. Intercambiador de calor (1, 1a) para gases, que comprende un núcleo metálico (2) que incluye un conjunto de conductos paralelos (3), destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de refrigeración, al menos una placa de soporte (8, 8a, 9) unida mediante soldadura láser a al menos uno de los extremos de dicho conjunto de conductos paralelos (3), y al menos un depósito de gas (12) o elemento de conexión, caracterizado por el hecho de que el al menos un depósito de gas (12) o elemento de conexión está unido directamente a la al menos una placa de soporte (8, 8a, 9) mediante soldadura con láser o soldadura por arco.

2. Intercambiador (1, 1a), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el núcleo (2) es susceptible de ser alojado dentro de una carcasa (13) conectada con el circuito del fluido de refrigeración.

3. Intercambiador (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, del tipo en forma de "U" en el cual la entrada (4) y salida (5) del fluido a refrigerar están dispuestas adyacentes en un mismo extremo abierto (6) del conjunto de conductos paralelos (3), estando el extremo opuesto (7) cerrado, y definiendo un paso de ida y un paso de retorno, caracterizado por el hecho de que el núcleo (2) comprende una primera placa de soporte (8, 8a) dispuesta en el extremo abierto (6), provista de un reborde (11, 11a) destinado a unirse a una carcasa (13), y una segunda placa de soporte (9) dispuesta en el extremo cerrado (7) y unida a un depósito de gas (12) cerrado.

4. Procedimiento de fabricación aplicado al intercambiador de calor (1, 1a) de la invención, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que consiste en realizar las siguientes etapas:

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la unión del núcleo (2) con la carcasa (13) según la etapa e) se lleva a cabo mediante soldadura, pegado o un ensamblaje mecánico.