ES2310949A1 - Heat exchanger of stacked plates. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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    • F28F9/182—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding the heat-exchange conduits having ends with a particular shape, e.g. deformed; the heat-exchange conduits or end plates having supplementary joining means, e.g. abutments

Abstract

Plate heat exchanger stacked. It comprises a plurality of stacked plates (2) between which circulate the fluid to be cooled and the refrigerant liquid in two independent circuits (2a, 2b) defined by said plates (2), an inlet (6) and an outlet (7) of the fluid to be cooled arranged in the direction of the recirculation line, and connection means (10, 11) of the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the recirculation line. It is characterized by the fact that the ends (12) of the plates (2) in the areas of entry and/or exit of the fluid to be cooled, are flush according to a plane substantially perpendicular to the recirculation line defining a flat area, and in that the connection means (10, 11) include perimetric flanges (13) intended to rest directly on said flat area of the ends (12) of the plates (2), obtaining a tight connection between said ends ( 12) of the plates (2) and the connection means (10, 11) by means of head welding. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

Intercambiador de calor de placas apiladas.Stacked plate heat exchanger.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas apiladas.The present invention relates to a stacked plate heat exchanger.

La invención se aplica especialmente a intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor (Exhaust Gas Recirculation Coolers o EGRC); refrigeradores del aceite de motor (Oil Coolers); y refrigeradores del aire de sobrealimentación o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC).The invention especially applies to Exhaust gas recirculation exchangers of an engine (Exhaust Gas Recirculation Coolers or EGRC); refrigerators engine oil (Oil Coolers); and air coolers of supercharging or intercoolers (Charge Air Coolers or CAC).

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Son conocidos intercambiadores de calor EGR que comprenden una pluralidad de placas apiladas entre las cuales circulan el gas a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes definidos por dichas placas, orificios de entrada y salida del gas a refrigerar y del líquido refrigerante respectivamente, y depósitos para entrada y salida del gas conectados con la línea de recirculación de gases de escape.EGR heat exchangers are known that they comprise a plurality of stacked plates between which the gas to be cooled and the coolant circulate in two independent circuits defined by said plates, holes of inlet and outlet of the gas to be cooled and the coolant respectively, and deposits for gas inlet and outlet connected to the exhaust gas recirculation line.

Actualmente, los intercambiadores de calor EGR de placas presentan el problema del cierre del circuito de gas debido al diseño de las placas. La solución más común para solucionar este problema era la utilización de pozos de entrada y salida para el gas.Currently, EGR heat exchangers of plates present the problem of closing the gas circuit Due to the design of the plates. The most common solution for solving this problem was the use of inlet wells and gas outlet.

Sin embargo, no siempre es conveniente utilizar pozos de entrada y salida de gas ya que el empaquetamiento convencional es lineal, es decir, según la dirección de la línea de recirculación de los gases de escape. Esta disposición lineal es debida a la evolución de la línea EGR sin intercambiador a la solución actual añadiendo un intercambiador EGR.However, it is not always convenient to use gas inlet and outlet wells as the packing conventional is linear, that is, according to the direction of the line of recirculation of exhaust gases. This linear arrangement is due to the evolution of the EGR line without exchanger to the current solution by adding an EGR exchanger.

En el caso de no usar dichos pozos de entrada y salida de gas y que se desee mantener la secuencia lineal, se encuentra el problema de que la superficie de las placas es irregular. Concretamente, las uniones entre las placas presentan radios que son difíciles de sellar para asegurar la estanqueidad entre el circuito de gas y el entorno.In the case of not using said inlet wells and gas outlet and that you want to maintain the linear sequence, you find the problem that the surface of the plates is irregular. Specifically, the joints between the plates have spokes that are difficult to seal to ensure tightness between the gas circuit and the environment.

Las patentes EP0974804 y EP1376043 describen intercambiadores que proponen una solución a este problema, consistente en utilizar una pieza que se acopla al perfil exterior de la pila de placas.Patents EP0974804 and EP1376043 describe exchangers that propose a solution to this problem, consisting of using a piece that fits the outer profile of the plate stack.

En la patente EP0974804 se describe un intercambiador que incluye dos planchas de refuerzo provistas de un reborde perimetral para su acoplamiento en los extremos de entrada y salida de gas de las placas, de manera que dicho reborde perimetral queda paralelo a la línea de recirculación de gases de escape. Los depósitos de entrada y salida de gas también están soldados directamente a dicho reborde.Patent EP0974804 describes a exchanger that includes two reinforcing plates provided with a perimeter flange for coupling at the inlet ends and gas outlet of the plates, so that said flange perimeter is parallel to the gas recirculation line of escape. The gas inlet and outlet tanks are also Soldiers directly to said flange.

En la patente EP1376043 se describe un intercambiador cuyos depósitos de gas incluyen un reborde perimetral que va soldado a los extremos de entrada y salida de gas de las placas, siendo dicho reborde paralelo a la dirección de la línea de recirculación de gases de escape.Patent EP1376043 describes a exchanger whose gas tanks include a flange perimeter that is welded to the gas inlet and outlet ends of the plates, said flange being parallel to the direction of the exhaust gas recirculation line.

En los sistemas descritos, son necesarios varios componentes para asegurar la estanqueidad del intercambiador de calor. Además, estos componentes deben ser fabricados con muy alta precisión para asegurar que cualquier pequeño orificio sea soldado. Puesto que todos los componentes están ensamblados de manera muy ajustada, se requiere un proceso muy complejo, y por otra parte se ve aumentado el coste de producción.In the systems described, several are necessary  components to ensure the tightness of the exchanger hot. In addition, these components must be manufactured with very high precision to ensure that any small hole is welded. Since all components are assembled very adjusted, a very complex process is required, and on the other hand The cost of production is increased.

Otro inconveniente es que los depósitos de gas utilizados son piezas muy complicadas para ser fabricadas mediante un proceso de estampado.Another drawback is that gas tanks used are very complicated parts to be manufactured by a stamping process

Descripción de la invenciónDescription of the invention

El objetivo del intercambiador de calor de placas apiladas de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los intercambiadores conocidos en la técnica, proporcionando un intercambiador que permite obtener un cierre estaco del circuito de gas mediante soldadura a testa.The purpose of the heat exchanger of stacked plates of the present invention is to solve the drawbacks of known exchangers in the technique, providing an exchanger that allows to obtain a Stake gas circuit closure by welding to testa.

El intercambiador de calor de placas apiladas de la presente invención es del tipo que comprende una pluralidad de placas apiladas entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes definidos por dichas placas, una entrada y una salida del fluido a refrigerar dispuestas en la dirección de la línea de recirculación, y medios de conexión de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación, y se caracteriza por el hecho de que los extremos de las placas en las zonas de entrada y/o salida del fluido a refrigerar, están enrasados según un plano sensiblemente perpendicular a la línea de recirculación definiendo una zona plana, y por el hecho de que los medios de conexión incluyen rebordes perimetrales destinados a apoyarse directamente sobre la citada zona plana de los extremos de las placas, obteniéndose una unión estanca entre dichos extremos de las placas y los medios de conexión mediante soldadura a
testa.The stacked plate heat exchanger of the present invention is of the type comprising a plurality of stacked plates between which the fluid to be cooled and the coolant circulate in two independent circuits defined by said plates, an inlet and outlet of the fluid to refrigerate arranged in the direction of the recirculation line, and connection means of the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the recirculation line, and is characterized by the fact that the ends of the plates in the inlet areas and / or outlet of the fluid to be cooled, are flush in a plane substantially perpendicular to the recirculation line defining a flat area, and by the fact that the connection means include perimeter flanges intended to rest directly on said flat area of the ends of the plates, obtaining a tight connection between said ends of the plates and the connection means by sold adura to
head.

De este modo, se consigue un ensamblaje de los medios de conexión con las placas más sencillo y eficaz. Además, el número de piezas se ve reducido ya que no es necesario acoplar componentes intermedios para realizar dicha unión mediante soldadura a testa, por lo que también disminuye el coste de producción.In this way, an assembly of the Means of connection with the plates more simple and effective. In addition, the number of pieces is reduced since it is not necessary to attach intermediate components to realize said union by head welding, so it also decreases the cost of production.

Por otra parte, dichos rebordes perimetrales ayudan a centrar las placas antes del ciclo de soldadura a testa.Moreover, said perimeter flanges help center the plates before the welding cycle to head.

Ventajosamente, los medios de conexión de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación incluyen dos depósitos, o bien dos bridas, o bien un depósito y una brida.Advantageously, the connection means of the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the line of recirculation includes two tanks, either two flanges, or one tank and a flange.

Preferentemente, la pluralidad de placas apiladas incluye sendas placas de soporte superior e inferior.Preferably, the plurality of plates stacked includes both upper and lower support plates.

Según una realización de la presente invención, el intercambiador incluye dos planchas de refuerzo dispuestas respectivamente entre los medios de conexión y la pila de placas, obteniéndose un aumento de la rigidez del intercambiador.According to an embodiment of the present invention, the exchanger includes two reinforcing plates arranged respectively between the connection means and the plate stack, obtaining an increase in the rigidity of the exchanger.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

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 representan dos casos prácticos de realizaciones del intercambiador de calor de placas apiladas de la invención, en los cuales:In order to facilitate the description of how much  It has been exposed above are attached some drawings in which, schematically and only by way of non-limiting example, they represent two practical cases of realizations of the exchanger of stacked plate heat of the invention, in which:

la figura 1 es una vista en perspectiva del intercambiador de calor según una primera realización de la invención;Figure 1 is a perspective view of the heat exchanger according to a first embodiment of the invention;

la figura 2 es una vista en alzado lateral del intercambiador de la figura 1;Figure 2 is a side elevation view of the exchanger of figure 1;

la figura 3 es una sección transversal del intercambiador de la figura 1;Figure 3 is a cross section of the exchanger of figure 1;

la figura 4 es una sección longitudinal parcial del intercambiador de la figura 1;Figure 4 is a partial longitudinal section of the exchanger of figure 1;

la figura 5 es una vista en perspectiva parcial de los extremos de las placas mostrando la zona plana que estos definen;Figure 5 is a partial perspective view of the ends of the plates showing the flat area that these define;

la figura 6 es una vista en planta de los extremos de las placas antes de ensamblar los medios de conexión; yFigure 6 is a plan view of the ends of the plates before assembling the connection means; Y

la figura 7 es una vista en perspectiva del intercambiador según una segunda realización de la invención.Figure 7 is a perspective view of the exchanger according to a second embodiment of the invention.

Descripción de realizaciones preferidasDescription of preferred embodiments

Una primera realización de la invención se muestra en las figuras 1 a 6.A first embodiment of the invention is shown in figures 1 to 6.

Las figuras 1 a 6 muestran un intercambiador de calor 1 de tipo EGR que comprende una pluralidad de placas apiladas 2 entre las cuales circulan el gas a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes 2a, 2b definidos por dichas placas 2, medios perturbadores 3 del gas a refrigerar dispuestos entre cada dos placas 2, pozos 4, 5 de entrada y salida del líquido refrigerante, una entrada 6 y una salida 7 del gas a refrigerar dispuestas en la dirección de la línea de recirculación de los gases de escape, placas de soporte 8, 9 superior e inferior, y medios de conexión 10, 11 de la entrada y salida del gas con la línea de recirculación.Figures 1 to 6 show an exchanger of heat 1 of the EGR type comprising a plurality of stacked plates 2 between which the gas to be cooled and the liquid circulate refrigerant in two independent circuits 2a, 2b defined by said plates 2, disturbing means 3 of the gas to be cooled arranged between each two plates 2, wells 4, 5 inlet and outlet of the coolant, an inlet 6 and an outlet 7 of the gas a refrigerate arranged in the direction of the recirculation line of exhaust gases, support plates 8, 9 upper and lower, and connection means 10, 11 of the gas inlet and outlet with the recirculation line

En este caso los medios de conexión incluyen un depósito de gas 10 en un extremo de la pila de placas y una brida 11 en el otro extremo.In this case the connection means include a gas tank 10 at one end of the plate stack and a flange 11 at the other end.

Según puede observarse en las figuras 5 y 6, los extremos 12 de las placas 2 en las zonas de entrada y/o salida del fluido a refrigerar, están enrasados según un plano sensiblemente perpendicular a la línea de recirculación definiendo una zona plana. Asimismo, los medios de conexión 10, 11 incluyen rebordes perimetrales 13 destinados a apoyarse directamente sobre la citada zona plana de los extremos 12 de las placas 2, obteniéndose una unión estanca entre dichos extremos 12 de las placas 2 y los medios de conexión 10, 11 mediante soldadura a testa.As can be seen in Figures 5 and 6, the  ends 12 of the plates 2 in the entrance and / or exit zones of the fluid to be cooled, they are flush according to a plane substantially perpendicular to the recirculation line defining an area flat. Also, the connection means 10, 11 include flanges perimeter 13 intended to rely directly on the aforementioned flat area of the ends 12 of the plates 2, obtaining a tight connection between said ends 12 of the plates 2 and the means of connection 10, 11 by welding to testa.

El proceso de montaje de los medios de conexión 10, 11 es muy sencillo ya que, en primer lugar, se lleva a cabo la fijación de los medios de conexión 10, 11 y las placas de soporte 8, 9 superior e inferior mediante puntos de soldadura eléctrica. Después se coloca la pasta de soldadura en las zonas de unión para soldar a testa el conjunto de componentes.The assembly process of the connection means 10, 11 is very simple since, first of all, the fixing the connection means 10, 11 and the support plates 8, 9 upper and lower by electric welding points. Then the solder paste is placed in the joining areas to weld the component set to the test.

La invención puede ser adaptada a diferentes tamaños de intercambiador EGR con solo pequeños cambios en su configuración.The invention can be adapted to different EGR exchanger sizes with only small changes in your setting.

Una característica geométrica es que la distancia L2 entre placas 2 es mayor que la distancia interna L1 del depósito de gas 10 (ver figura 4).A geometric feature is that the distance L2 between plates 2 is greater than the internal distance L1 of the gas tank 10 (see figure 4).

Una segunda realización se muestra en la figura 7. El intercambiador de calor 1' comprende los mismos elementos según las referencias 2 a 13 de la primera realización. La diferencia se encuentra en que además incluye dos planchas de refuerzo 14 dispuestas respectivamente entre los medios de conexión 10, 11 y la pila de placas 2. De este modo, el ensamblaje entre las placas 2 y las planchas de refuerzo 14 resulta seguro, aumentando la rigidez del intercambiador.A second embodiment is shown in the figure. 7. The heat exchanger 1 'comprises the same elements according to references 2 to 13 of the first embodiment. The difference is that it also includes two plates of reinforcement 14 arranged respectively between the connection means 10, 11 and the stack of plates 2. Thus, the assembly between the  plates 2 and reinforcing plates 14 is safe, increasing The rigidity of the exchanger.

Tal como se ha descrito en las realizaciones anteriores, los medios de conexión de la entrada y salida del gas con la línea de recirculación incluyen un depósito de gas 10 en un extremo de la pila de placas 2 y una brida 11 en el otro extremo (ver figuras 1 y 7); pero también pueden haber dos depósitos de gas, o bien dos bridas.As described in the embodiments above, the connection means of the gas inlet and outlet with the recirculation line include a gas tank 10 in a end of the plate stack 2 and a flange 11 at the other end (see figures 1 and 7); but there may also be two deposits of gas, or two flanges.

En el caso de utilizar una brida son necesarios puntos de soldadura a testa adicionales en las zonas de unión entre las placas y dicha brida.In the case of using a flange they are necessary additional welding points at the junction areas between the plates and said flange.

Claims (6)

1. Intercambiador de calor (1, 1') de placas apiladas, del tipo que comprende una pluralidad de placas apiladas (2) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes (2a, 2b) definidos por dichas placas (2), una entrada (6) y una salida (7) del fluido a refrigerar dispuestas en la dirección de la línea de recirculación, y medios de conexión (10, 11) de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación, caracterizado por el hecho de que los extremos (12) de las placas (2) en las zonas de entrada y/o salida del fluido a refrigerar, están enrasados según un plano sensiblemente perpendicular a la línea de recirculación definiendo una zona plana, y por el hecho de que los medios de conexión (10, 11) incluyen rebordes perimetrales (13) destinados a apoyarse directamente sobre la citada zona plana de los extremos (12) de las placas (2), obteniéndose una unión estanca entre dichos extremos (12) de las placas (2) y los medios de conexión (10, 11) mediante soldadura a testa.1. Heat exchanger (1, 1 ') of stacked plates, of the type comprising a plurality of stacked plates (2) between which the fluid to be cooled and the coolant circulate in two independent circuits (2a, 2b) defined by said plates (2), an inlet (6) and an outlet (7) of the fluid to be cooled arranged in the direction of the recirculation line, and connection means (10, 11) of the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the recirculation line, characterized by the fact that the ends (12) of the plates (2) in the inlet and / or outlet areas of the fluid to be cooled, are flush along a plane substantially perpendicular to the recirculation line defining a flat area, and due to the fact that the connection means (10, 11) include perimeter flanges (13) intended to rest directly on said flat area of the ends (12) of the plates (2), obtaining a tight connection between said ends (12) of the s plates (2) and connection means (10, 11) by welding to head. 2. Intercambiador (1, 1'), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de conexión de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación incluyen dos depósitos.2. Exchanger (1, 1 ') according to claim 1, characterized in that the means for connecting the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the recirculation line include two reservoirs. 3. Intercambiador (1, 1'), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de conexión de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación incluyen dos bridas.3. Exchanger (1, 1 ') according to claim 1, characterized in that the means for connecting the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the recirculation line include two flanges. 4. Intercambiador (1, 1'), según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de conexión de la entrada y salida del fluido a refrigerar con la línea de recirculación incluyen un depósito (10) y una brida (11).4. Exchanger (1, 1 ') according to claim 1, characterized in that the means for connecting the inlet and outlet of the fluid to be cooled with the recirculation line include a reservoir (10) and a flange (11 ). 5. Intercambiador (1, 1'), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la pluralidad de placas apiladas (2) incluye sendas placas de soporte (8,9) superior e inferior.5. Exchanger (1, 1 '), according to any of the preceding claims, characterized in that the plurality of stacked plates (2) includes both upper and lower support plates (8,9). 6. Intercambiador (1'), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que incluye dos planchas de refuerzo (14) dispuestas respectivamente entre los medios de conexión (10, 11) y la pila de placas (2).6. Exchanger (1 '), according to any of the preceding claims, characterized in that it includes two reinforcing plates (14) arranged respectively between the connection means (10, 11) and the plate stack (2).
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