ES2331218A1 - Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor. - Google Patents
Intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de escape de un motor. Download PDFInfo
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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 paralelos (2) dispuestos en el interior de una carcasa (3), por los cuales circulan los gases a enfriar por intercambio térmico con un fluido de refrigeración. Se caracteriza por el hecho de que la carcasa (3) comprende una serie de protuberancias (8) estampadas sobre su superficie y dirigidas hacia su interior, de modo que dichas protuberancias (8) están dispuestas a una predeterminada distancia con respecto al conjunto de conductos (2), garantizándose así una expansión controlada de los conductos (2) ante un aumento de presión. Se obtiene un incremento considerable de la resistencia a la fatiga y la durabilidad del intercambiador de calor, sin incrementar su coste de producción.
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.
La invención se aplica especialmente en
intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor
(EGRC).
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.
Cabe destacar que los conductos de gas tienden a
hincharse durante el funcionamiento del intercambiador de calor.
Para subsanar este problema, son conocidos conductos que presentan
unas protuberancias en su superficie exterior dirigidas hacia fuera
de modo que éstas permiten mantener los conductos posicionados a
una determinada distancia entre sí, y permiten además mantener una
distancia entre los conductos situados periféricamente y la propia
carcasa que los alberga.
De este modo, en caso de hincharse los conductos
debido a un aumento de presión, se garantiza una distancia mínima
entre dichos conductos, y también entre el conjunto de conductos y
la carcasa, evitando así un posible deterioro de dichos
conductos.
Las patentes US 6269870 B1 y EP 0851197 A2
describen intercambiadores de calor que comprenden un haz de
conductos con forma rectangular provistos de dichas
protuberancias.
No obstante, los conductos de gas pueden llegar
a superar los 4 bar de presión interna. Esto implica una
disminución de la resistencia mecánica del intercambiador de
calor.
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
incremento considerable de la resistencia a la fatiga y la
durabilidad del intercambiador de calor, sin incrementar el coste
de producción del mismo.
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 una pluralidad de conductos
paralelos dispuestos en el interior de una carcasa, por los cuales
circulan los gases a enfriar por intercambio térmico con un fluido
de refrigeración, y se caracteriza por el hecho de que la carcasa
comprende una serie de protuberancias estampadas sobre su
superficie y dirigidas hacia su interior, de modo que dichas
protuberancias están dispuestas a una predeterminada distancia con
respecto al conjunto de conductos, garantizándose así una expansión
controlada de los conductos ante un aumento de presión.
Cabe destacar que los conductos de gas tienden a
hincharse durante el funcionamiento del intercambiador de calor,
llegando a superar los 4 bar de presión interna.
Gracias a que las protuberancias están
estampadas sobre la carcasa, en lugar pertenecer a los propios
conductos como ocurría en el estado de la técnica, es posible
definir un predeterminado espacio entre la carcasa y los conductos
que permite limitar eficazmente la deformación de dichos conductos
debida al aumento de presión. En consecuencia, la resistencia a la
fatiga de los conductos, así como la durabilidad del intercambiador
se verán incrementadas.
Además, dicha mejora no implica un aumento del
coste de fabricación ya que las protuberancias son producidas en la
carcasa al mismo tiempo que, por ejemplo, los orificios de los
conductos de entrada y salida del circuito del refrigerante.
La altura de las protuberancias será la
necesaria para mantener la distancia requerida entre los conductos
y la carcasa.
La geometría de estas protuberancias también
puede ser diferente dependiendo de las formas de los conductos y de
los requerimientos, pudiendo ser circulares, rectangulares,
lineales, etc.
Ventajosamente, las protuberancias incluyen en
su extremo una superficie plana destinada a entrar en contacto con
un conducto. Preferentemente, dicha superficie plana presenta una
forma cuadrada o rectangular.
También ventajosamente, las protuberancias están
dispuestas en al menos un lado de la carcasa formando una serie de
filas paralelas separadas entre sí. En este caso, las filas de
protuberancias distan entre sí al menos un 20% de la longitud de la
carcasa. Por ejemplo, la distancia entre protuberancias puede
oscilar entre 20 y 40 mm.
Opcionalmente, el intercambiador incluye al
menos dos filas de protuberancias, preferentemente tres filas de
protuberancias.
De acuerdo con una realización preferida, las
protuberancias están dispuestas en sendas caras superior e inferior
de la carcasa. Preferentemente, ambas caras superior e inferior
incluyen cada una seis protuberancias.
Ventajosamente, la carcasa comprende una entrada
y una salida del circuito refrigerante, consistentes en sendos
conductos circunferenciales que se extienden linealmente.
Preferentemente, los conductos de entrada y salida se extienden
perpendicularmente.
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 perspectiva de un
intercambiador de calor según una realización preferida de la
invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva del
intercambiador de calor de la figura 1, sin los depósitos de gas, y
según un corte longitudinal de la carcasa para mostrar el conjunto
de conductos paralelos alojados en su interior; y
la figura 3 es una vista según un corte
transversal del intercambiador de la figura 1.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, el
intercambiador de calor 1 para gases, en especial de los gases de
escape de un motor, comprende un conjunto de conductos paralelos 2,
que en este ejemplo son planos y de sección rectangular, destinados
a la circulación de los gases con intercambio de calor con un
fluido de refrigeración. Dicho conjunto de conductos paralelos 2
está alojado en el interior de una carcasa 3 que en este caso
también es de sección rectangular.
En la figura 2 se muestra la carcasa 3
seccionada longitudinalmente para mostrar en su interior el conjunto
de conductos paralelos 2. La figura 3 muestra un corte transversal
del intercambiador de calor 1.
Ambos extremos del conjunto de conductos 2 están
fijados a sendas placas de soporte 4, las cuales presentan una
pluralidad de orificios 2a para la colocación de los respectivos
conductos 2. Dichas placas de soporte 4 están unidas
respectivamente a ambos extremos de la carcasa 3.
La carcasa 3 incluye en ambos extremos sendos
depósitos de gas 5 unidos a la línea de recirculación de 1 gases.
Asimismo, la carcasa 3 incluye sendos conductos de entrada 6 y
salida 7 del circuito refrigerante.
Debe tenerse en cuenta que los conductos 2 de
gas tienden a hincharse durante el funcionamiento del
intercambiador de calor 1, llegando a superar los 4 bar de presión
interna. Esto implica una disminución de la resistencia mecánica
del intercambiador de calor 1.
Para solventar dicho inconveniente, la carcasa 3
comprende una serie de protuberancias 8 dirigidas hacia su
interior de modo que dichas protuberancias 8 están en contacto
directo con el conjunto de conductos 2.
Debido a que la carcasa 3 puede ser fabricada
formando una virola mediante estampación y soldadura utilizando una
máquina especial, es posible estampar una serie de protuberancias 8
sobre la carcasa 3 dirigidas hacia el interior de la misma en
predeterminadas zonas. Estas protuberancias 8 pueden estar situadas
en las cuatro superficies de la carcasa 3 y en cualquier
posición.
En la realización ilustrada en las figuras 1 y
2, las protuberancias 8 están dispuestas en ambas caras superior e
inferior de la carcasa 3, incluyendo cada cara superior e inferior
seis protuberancias distribuidas en dos filas paralelas de a
tres.
Gracias a dichas protuberancias 8, localizadas
en posiciones adecuadas, es posible mantener una predeterminada
distancia entre los conductos 2 y la carcasa 3 durante el
funcionamiento del intercambiador de calor 1. De este modo, la
resistencia a la fatiga y la durabilidad del intercambiador de
calor 1 se ven incrementadas considerablemente.
Además, dicha mejora no implica un aumento del
coste de fabricación ya que las protuberancias 8 son producidas en
la carcasa 3 al mismo tiempo que, por ejemplo, los orificios de los
conductos de entrada 6 y salida 7 del circuito del
refrigerante.
La altura de las protuberancias 8 será la
necesaria para mantener la distancia requerida entre los conductos
2 y la carcasa 3.
La geometría de estas protuberancias 8 también
puede ser diferente dependiendo de las formas de los conductos 2 y
de los requerimientos, pudiendo ser circulares, rectangulares,
lineales, etc.
Claims (9)
1. Intercambiador de calor (1) para gases, en
especial de los gases de escape de un motor, que comprende una
pluralidad de conductos paralelos (2) dispuestos en el interior de
una carcasa (3), por los cuales circulan los gases a enfriar por
intercambio térmico con un fluido de refrigeración,
caracterizado por el hecho de que la carcasa (3) comprende
una serie de protuberancias (8) estampadas sobre su superficie y
dirigidas hacia su interior, de modo que dichas protuberancias (8)
están dispuestas a una predeterminada distancia con respecto al
conjunto de conductos (2), garantizándose así una expansión
controlada de los conductos (2) ante un aumento de presión.
2. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que las protuberancias (8)
incluyen en su extremo una superficie plana destinada a entrar en
contacto con un conducto (2).
3. Intercambiador (1), según la reivindicación
2, caracterizado por el hecho de que dicha superficie plana
presenta una forma cuadrada o rectangular.
4. Intercambiador (1), según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que las protuberancias (8) están dispuestas en al menos un lado de
la carcasa (3) formando una serie de filas paralelas separadas
entre sí.
5. Intercambiador (1), según la reivindicación
4, caracterizado por el hecho de que incluye al menos dos
filas de protuberancias (8), preferentemente tres filas de
protuberancias (8).
6. Intercambiador (1), según una de las
reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por el hecho de que
las protuberancias (8) están dispuestas en sendas caras superior e
inferior de la carcasa (3).
7. Intercambiador (1), según la reivindicación
6, caracterizado por el hecho de que ambas caras superior e
inferior incluyen cada una seis protuberancias (8).
8. Intercambiador (1), según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la carcasa (3) comprende una entrada (6) y una salida (7) del
circuito refrigerante, consistentes en sendos conductos
circunferenciales que se extienden linealmente.
9. Intercambiador (1), según la reivindicación
8, caracterizado por el hecho de que los conductos de
entrada (6) y salida (7) se extienden perpendicularmente.
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|---|---|---|---|---|
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