ES2249978B1 - Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor. Comprende una pluralidad de conductos (3) dispuestos en el interior de una carcasa (2), dos placas de soporte (6) fijadas en ambos extremos de dicha carcasa (2) y provistas de orificios pasantes para el apoyo de dichos conductos (3), realizándose la unión entre dichos conductos (3) y las placas de soporte (6) mediante soldadura en horno. Se caracteriza por el hecho de que los extremos sobresalientes de al menos uno de dichos conductos (3) se encuentran ensanchados parcialmente (7) a lo largo de su perímetro para su correspondiente fijación axial. Se obtiene una unión más resistente entre los conductos dispuestos en el interior de la carcasa y las placas de soporte del intercambiador.
Description
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, del tipo que comprende una pluralidad de
conductos dispuestos en el interior de una carcasa, dos placas de
soporte fijadas en ambos extremos de dicha carcasa y provistas de
orificios pasantes para el apoyo de dichos conductos, realizándose
la unión entre dichos conductos y las placas de soporte mediante
soldadura en horno.
La invención se aplica especialmente en
intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor
(EGRC), así como en intercambiadores de gases de escape para la
regulación térmica de la línea de escape (ETR).
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.
Más particularmente, los gases circulan por una
serie de tubos o conductos paralelos dispuestos en el interior de
una carcasa, y son enfriados por intercambio térmico con un fluido
de refrigeración que se hace circular exteriormente a los conductos
de paso de los gases.
Los tubos están fijados por sus extremos entre
dos placas de soporte acopladas en cada extremo de la carcasa. Ambas
placas de soporte presentan una pluralidad de orificios pasantes
para el apoyo de los respectivos tubos.
La unión entre dichos tubos y las placas de
soporte se realiza mediante soldadura en horno.
Para obtener una correcta fijación axial de los
tubos durante la soldadura en horno, se realiza previamente un
abocardado o ensanchamiento de los extremos sobresalientes de los
tubos en la totalidad de su perímetro. Generalmente, el abocardado
de los tubos presenta una forma cónica ya que es una configuración
sencilla de realizar.
Un abocardado completamente circunferencial
proporciona la solución más fácil para la soldadura en horno ya que
el área ensanchada del tubo queda situada más cerca de la placa de
soporte a la cual se suelda, permitiendo un buen contacto de la
pasta de soldadura en ambas partes y además se mejora el efecto de
capilaridad.
Durante el proceso de ensamblado, la pasta de
soldadura se aplica en las placas de soporte. El haz de tubos debe
mantenerse inmovilizado, para conseguir así una adecuada aplicación
de la pasta de soldadura durante la manipulación entre
operaciones.
Tal como se ha comentado, el haz de tubos se
sujeta mediante el esfuerzo axial conseguido con el citado
abocardado cónico. Sin embargo, el espacio que queda entre la zona
abocardada del tubo y la placa de soporte, necesario para obtener
una buena soldadura en horno, resulta demasiado estrecho por lo que
la pasta de soldadura no fluye adecuadamente hacia la zona de
contacto entre los tubos y las placas de soporte durante el proceso
de soldadura proporcionando así una unión débil.
También se conoce un tipo de intercambiadores
cuyos extremos de los tubos paralelos presentan un reborde
perimetral plano doblado hacia la superficie exterior de cada placa
de soporte.
Por otra parte, son conocidos intercambiadores
del tipo de placas apiladas, en que los gases de escape y el
refrigerante circulan entre dos placas, en capas alternadas,
incluyendo además una cavidad central para la ubicación de un filtro
de aceite, que comprenden tres puntos ligeramente ensanchados a lo
largo del perímetro de dicha cavidad central para el ensamblaje de
las placas apiladas, siendo el objetivo en este caso la fijación
mecánica.
También se conoce otro tipo de intercambiadores
que presentan un conducto en derivación o by-pass,
integrado en el intercambiador, adecuado para hacer circular los
gases de escape sin que sufran un enfriamiento sustancial, y una
válvula de regulación o by-pass que selecciona el
recorrido de los gases de escape a través del intercambiador o a
través del conducto en derivación.
Dicha válvula de regulación puede estar acoplada
en la entrada o en la salida de la carcasa del intercambiador,
requiriendo la utilización de un casquillo o manguito acoplado en un
extremo del conducto de by-pass a modo de alargo,
con el fin de proporcionar el cierre con el disco obturador de la
válvula cuando ésta se cierra. Dicho conducto de
by-pass debe proporcionar el correcto
posicionamiento axial del manguito, por lo que el conducto de
by-pass debe estar bien situado y soldado.
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 una unión
más resistente entre los conductos dispuestos en el interior de la
carcasa y las placas de soporte.
El intercambiador de calor para gases, en
especial de los gases de escape de un motor, objeto de la presente
invención, se caracteriza por el hecho de que los extremos
sobresalientes de al menos uno de dichos conductos se encuentran
ensanchados parcialmente a lo largo de su perímetro para su
correspondiente fijación axial.
De este modo, el ensanchamiento de los extremos
de los conductos se realiza parcialmente mediante unos punzones
diseñados especialmente, en lugar de realizar un abocardado cónico
en la totalidad de su perímetro como se efectúa actualmente.
En consecuencia, existe un área más grande en la
unión entre los extremos de los conductos y los respectivos
orificios de las placas de soporte de modo que la pasta de
soldadura puede fluir libremente entre cada dos zonas ensanchadas y
penetrar completamente, por lo que se obtiene una fuerte unión por
soldadura en horno.
De acuerdo con una realización de la invención,
los conductos dispuestos en el interior de la carcasa están
constituidos por un haz de tubos paralelos por los cuales circulan
los gases a enfriar por intercambio térmico con un fluido de
refrigeración.
De acuerdo con otra realización de la invención,
uno de los conductos dispuestos en el interior de la carcasa es un
tubo en derivación, adecuado para hacer circular los gases de
escape sin que sufran un enfriamiento sustancial.
Ventajosamente, los extremos sobresalientes de
al menos uno de dichos conductos se encuentran ensanchados en al
menos dos zonas a lo largo de su perímetro.
Preferentemente, los extremos sobresalientes de
al menos uno de dichos conductos se encuentran ensanchados en cuatro
zonas puntuales equidistantes a lo largo de su perímetro, con el
fin de simplificar y obtener un equilibrio de los esfuerzos de
ensanchado alrededor de los conductos paralelos.
Ventajosamente, el número, dimensión y la forma
de las zonas ensanchadas está en función del diámetro de los
conductos a ensanchar.
La manera más sencilla de obtener dicho
ensanchamiento parcial es en los tubos de sección circular; sin
embargo, dicho ensanchamiento parcial también puede ser aplicado en
tubos de diferentes formas, tales como rectangulares, ovaladas,
triangulares, poligonales, u otras formas más complejas.
Además, la obtención de un área de menor
ensanchado proporciona un menor esfuerzo durante la operación de
ensamblado.
Con el fin de facilitar la descripción de cuanto
se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que,
esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se
representa un caso práctico de realización del intercambiador de
calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor de
la invención, en los cuales:
la figura 1 es una vista en sección longitudinal
parcial de un intercambiador de calor de la invención, en el cual
los extremos de los tubos están ensanchados en cuatro puntos
equidistantes;
la figura 2 es una vista lateral de un punzón
provisto de cuatro resaltes para realizar el abocardado;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un
tubo seccionado longitudinalmente provisto de cuatro puntos
equidistantes de ensanchamiento;
la figura 4 es una sección transversal del tubo
de la figura 3 mostrando los cuatro puntos equidistantes de
ensanchamiento; y
la figura 5 es una sección transversal de un
tubo de sección rectangular también provisto de cuatro puntos
equidistantes de ensanchamiento, según otra realización de la
invención.
Tal como se puede apreciar en la figura 1, el
intercambiador de calor 1 está constituido por una carcasa 2 que
contiene un haz de tubos 3 paralelos, destinados al paso de los
gases a enfriar. Dentro de la carcasa 2, exteriormente a los tubos
3, circula un fluido de refrigeración, desde una entrada a una
salida (no representadas).
Los gases a enfriar entran al intercambiador 1
desde un conducto de alimentación 4 y a través de un depósito de
entrada 5, que se ensancha progresivamente. En la realización
representada, la carcasa 2 es cilíndrica y el depósito de entrada 5
tiene por tanto forma troncocónica.
El haz de tubos 3 está fijado por sus extremos
entre dos placas de soporte 6 acopladas en cada extremo de la
carcasa 2, mostrándose en la figura 1 aquella situada en la entrada.
Cada placa de soporte 6 presenta una pluralidad de orificios para la
colocación de los respectivos tubos 3. La unión entre dichos tubos 3
y las placas de soporte 6 se lleva a cabo mediante soldadura en
horno.
Los extremos sobresalientes de dichos tubos 3 se
encuentran ensanchados parcialmente a lo largo de su perímetro para
su correspondiente fijación axial. Dicho ensanchamiento se lleva a
cabo mediante un punzón especialmente diseñado.
El número, dimensión y forma de las zonas o
puntos ensanchados en los extremos de los tubos 3 puede variar en
función del diámetro de dichos tubos 3 a ensanchar.
En la realización mostrada en las figuras 1 a 4,
los extremos sobresalientes de los tubos 3 se encuentran ensanchados
en cuatro zonas puntuales 7 equidistantes a lo largo de su
perímetro.
En la figura 2 puede observarse un tipo de
punzón 8 provisto de cuatro resaltes 9 equidistantes que permiten
realizar fácilmente dichas cuatro zonas ensanchadas 7 en los
extremos de los tubos 3, como puede apreciarse en las figuras 3 y
4.
Por otra parte, pueden utilizarse otro tipo de
punzones con diferentes formas, por ejemplo un punzón de sección
hexagonal cuyas aristas permitan realizar seis puntos ensanchados
en los extremos de los tubos 3.
Tal como se ha comentado, el ensanchamiento de
los extremos de los tubos 3 se realiza parcialmente mediante
punzones adecuados, en lugar de realizar un abocardado cónico en la
totalidad del perímetro de cada tubo como se efectúa
actualmente.
En consecuencia, existe un área más grande en la
unión entre los extremos de los tubos 3 y los respectivos orificios
de las placas de soporte 6 de modo que la pasta de soldadura puede
fluir libremente entre cada dos zonas o puntos ensanchados y
penetrar completamente, por lo que se obtiene una fuerte unión por
soldadura en horno.
La manera más sencilla de obtener dicho
ensanchamiento parcial es en los tubos de sección circular, como se
ha representado en las figuras 1 a 4; sin embargo, dicho
ensanchamiento parcial también puede ser aplicado en tubos de
diferentes formas, tales como rectangulares (véase figura 5),
ovaladas, triangulares, poligonales, u otras formas más
complejas.
Por otra parte, aunque se ha descrito la
realización de un intercambiador de tubos paralelos abocardados
parcialmente, la invención es igualmente aplicable a
intercambiadores provistos de un tubo en derivación o
by-pass, adecuado para hacer circular los gases de
escape sin que sufran un enfriamiento sustancial. En este caso,
otra realización preferible de la invención consiste en la obtención
de un abocardado parcial únicamente en dicho tubo en derivación. De
este modo, se garantiza una adecuada y fuerte unión por soldadura
en horno entre dicho tubo en derivación y las placas de
soporte.
Claims (6)
1. Intercambiador de calor (1) para gases, en
especial de los gases de escape de un motor, que comprende una
pluralidad de conductos (3) dispuestos en el interior de una
carcasa (2), dos placas de soporte (6) fijadas en ambos extremos de
dicha carcasa (2) y provistas de orificios pasantes para el apoyo de
dichos conductos (3), realizándose la unión entre dichos conductos
(3) y las placas de soporte (6) mediante soldadura en horno,
caracterizado por el hecho de que los extremos
sobresalientes de al menos uno de dichos conductos (3) se
encuentran ensanchados parcialmente (7) a lo largo de su perímetro
para su correspondiente fijación axial.
2. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que los conductos dispuestos
en el interior de la carcasa (2) están constituidos por un haz de
tubos paralelos (3) por los cuales circulan los gases a enfriar por
intercambio térmico con un fluido de refrigeración.
3. Intercambiador (1), según la reivindicación 1
o 2, caracterizado por el hecho de que uno de los conductos
dispuestos en el interior de la carcasa (2) es un tubo en
derivación, adecuado para hacer circular los gases de escape sin que
sufran un enfriamiento sustancial.
4. Intercambiador (1), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que los extremos sobresalientes de al menos uno de dichos conductos
(3) se encuentran ensanchados en al menos dos zonas (7) a lo largo
de su perímetro.
5. Intercambiador (1), según la reivindicación
4, caracterizado por el hecho de que los extremos
sobresalientes de al menos uno de dichos conductos (3) se
encuentran ensanchados en cuatro zonas puntuales (7) equidistantes a
lo largo de su perímetro.
6. Intercambiador (1), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el número, dimensión y la forma de las zonas ensanchadas (7)
está en función del diámetro de los conductos (3) a ensanchar.
Priority Applications (1)
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| ES200400860A ES2249978B1 (es) | 2004-04-07 | 2004-04-07 | Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor. |
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Publications (2)
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| ES2249978A1 ES2249978A1 (es) | 2006-04-01 |
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2004
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