ES2336400B1 - 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 un núcleo (2) destinado a la
circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de
refrigeración, una carcasa (3) metálica que aloja en su interior
dicho núcleo (2), al menos una placa de soporte (4) unida a al menos
uno de los extremos de dicho núcleo (2) y unida a su vez a un
extremo de dicha carcasa (3), y al menos un depósito de gas (5) o
elemento de conexión (9) unido a un extremo de dicha carcasa (3). Se
caracteriza por el hecho de que dicha carcasa (3) es susceptible de
integrar en una sola pieza el al menos un depósito de gas (5) o
elemento de conexión (9), unas conexiones de entrada y salida (6, 7)
del fluido de refrigeración y unos soportes de fijación (8) a una
superficie del entorno motor, estando la carcasa (3) fabricada
mediante un proceso de extrusión o extrusión por impacto o
fundición. Se consigue un menor número de componentes y de puntos de
unión por soldadura, reduciéndose así el tiempo y los costes de
fabricación, así como las incidencias de calidad.
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 a
intercambiadores de recirculación de gases de escape de un
motor
(Exhaust Gas Recirculation Coolers o EGRC), intercambiadores de aceite, refrigeradores del aire de sobrealimentación o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC), refrigeradores del aire de sobrealimentación de agua, y evaporadores.
(Exhaust Gas Recirculation Coolers o EGRC), intercambiadores de aceite, refrigeradores del aire de sobrealimentación o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC), refrigeradores del aire de sobrealimentación de agua, y evaporadores.
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 linea 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 linea 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.
Tanto en el caso de intercambiadores de
conductos paralelos como de placas apiladas, todos los componentes
son metálicos, de manera que están ensamblados por medios mecánicos
y después soldados en horno o soldados con láser o por arco para
asegurar un apropiado nivel de estanqueidad requerido para su
funcionamiento.
En consecuencia, el proceso de fabricación
resulta complejo y muy costoso debido al elevado número de uniones a
realizar mediante soldadura en horno o soldadura con láser o por
arco.
Una solución para reducir el coste del
intercambiador de calor es sustituir el material metálico utilizado
comúnmente por otro menos caro. Asimismo, otra solución para reducir
dicho elevado coste consiste en fabricar mediante extrusión el
núcleo del intercambiador formado por los conductos paralelos y las
placas de soporte.
En cualquier caso, la carcasa suele ser de
material metálico, por lo que sigue siendo necesario acoplar otros
componentes tales como un depósito de gas, y/o conductos de entrada
y salida del fluido refrigerante.
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 menor
número de componentes, y por tanto un menor número de puntos de
unión por soldadura, reduciéndose así el tiempo y los costes de
fabricación y minimizándose las incidencias de calidad.
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 núcleo destinado a la
circulación de los gases con intercambio de calor con un fluido de
refrigeración, una carcasa metálica que aloja en su interior dicho
núcleo, al menos una placa de soporte unida a uno de los extremos de
dicho núcleo y unida a su vez a un extremo de dicha carcasa, y al
menos un depósito de gas o elemento de conexión unido a un extremo
de dicha carcasa, y se caracteriza por el hecho de que dicha carcasa
es susceptible de integrar en una sola pieza el al menos un depósito
de gas o elemento de conexión, unas conexiones de entrada y salida
del fluido de refrigeración y unos soportes de fijación a una
superficie del entorno motor, estando la carcasa fabricada mediante
un proceso de extrusión o extrusión por impacto o fundición.
La integración de componentes en la carcasa es
mayor cuando la carcasa se fabrica mediante extrusión por impacto, y
aún mayor cuando se fabrica mediante fundición. No obstante, el
coste de fabricación del intercambiador aumenta progresivamente a
medida que aumenta la integración de sus componentes.
La carcasa así fabricada puede estar unida al
resto de componentes, es decir a la placa o placas de soporte,
usando soldadura en horno, soldadura por arco o con láser, tal como
se realiza actualmente.
De acuerdo con una primera realización de la
invención, el intercambiador de calor 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 núcleo,
estando el extremo opuesto cerrado, y definiendo un paso de ida y un
paso de retorno, y se caracteriza por el hecho de que la carcasa
está fabricada mediante extrusión por impacto o fundición integrando
un depósito de gas en el extremo cerrado de la carcasa.
De acuerdo con una segunda realización de la
invención, donde el intercambiador de calor es del tipo en forma de
"U", la carcasa está fabricada mediante extrusión por impacto
integrando además una conexión del fluido refrigerante con forma de
puente dispuesto en el extremo abierto de la carcasa.
De acuerdo con una tercera realización de la
invención, donde el intercambiador de calor es del tipo en forma de
"U", la carcasa está fabricada mediante fundición integrando
una conexión del fluido refrigerante con forma de puente dispuesto
en el extremo abierto de la carcasa y otra conexión del fluido
refrigerante con forma de tubo dispuesto en un lateral, así como
unos soportes de fijación a una superficie del entorno motor.
De acuerdo con una cuarta realización de la
invención, donde el intercambiador de calor es del tipo en forma de
"U", la carcasa está fabricada en dos partes mediante fundición
integrando unas conexiones del fluido refrigerante y unos soportes
de fijación a una superficie del entorno motor.
De acuerdo con una quinta realización de la
invención, el intercambiador de calor es del tipo en forma lineal en
el cual la entrada y salida del fluido a refrigerar están dispuestas
opuestas entre sí, y se caracteriza por el hecho de que la carcasa
está fabricada mediante extrusión por impacto integrando un reborde
de conexión en uno de sus extremos.
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 cinco casos prácticos de realizaciones del
intercambiador de calor para gases, en especial de los gases de
escape de un motor de la invención, en los
cuales:
cuales:
La figura 1 es una vista en sección longitudinal
de un intercambiador de calor, según una primera realización de la
invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva en
despiece del intercambiador de calor de la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva en
despiece del intercambiador de calor, según una segunda realización
de la invención;
la figura 4 es una vista en perspectiva en
despiece del intercambiador de calor, según una tercera realización
de la invención;
la figura 5 es una vista en perspectiva del
intercambiador de calor, según una cuarta realización de la
invención; y
la figura 6 es una vista en perspectiva del
intercambiador de calor, según una quinta realización de la
invención.
Una primera realización de la invención se
muestra en las figuras 1 y 2.
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 este caso, el intercambiador de calor 1 es
del tipo en forma de "U" en el cual la entrada y salida del gas
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.
Uno de los extremos del conjunto de conductos 2
está fijado a una placa de soporte 4, la cual presenta una
pluralidad de orificios para la colocación de los respectivos
conductos 2. Dicha placa de soporte 4 está unida respectivamente a
un extremo de la carcasa 3 en las zonas 3a mediante soldadura en
horno, soldadura por arco o con láser.
El intercambiador 1 incluye un depósito de gas 5
unido al extremo cerrado de la carcasa 3 en las zonas 3b mediante
soldadura en horno, soldadura por arco o con láser.
La carcasa 3 está fabricada mediante un proceso
de extrusión, o extrusión por impacto o fundición, de modo que dicha
carcasa 3 es susceptible de integrar en una sola pieza el depósito
de gas 5.
La integración de componentes es mayor cuando la
carcasa 3 se fabrica mediante extrusión por impacto, y aún mayor
cuando se fabrica mediante fundición. No obstante, el coste de
fabricación del intercambiador aumenta progresivamente a medida que
aumenta la integración de sus componentes.
Existe un amplio rango de aplicaciones donde la
integración de los componentes en la carcasa llega a ser muy útil,
obteniéndose además un ahorro de los costes de producción.
Una segunda realización de la invención se
muestra en la figura 3, donde el intercambiador de calor la también
es del tipo en forma de "U", estando la carcasa 3 fabricada
mediante extrusión por impacto e integrando además una conexión de
entrada 6 del fluido refrigerante con forma de puente dispuesto en
el extremo abierto de la carcasa 3. En este caso, la conexión de
salida 7 del fluido refrigerante que presenta forma de tubo está
soldada a la carcasa, al no poder ser integrada en la carcasa
extruida por impacto.
Una tercera realización de la invención se
muestra en la figura 4, donde el intercambiador de calor 1b también
es del tipo en forma de "U", estando la carcasa 3 fabricada
mediante fundición e integrando la conexión de entrada 6 del fluido
refrigerante con forma de puente dispuesto en el extremo abierto de
la carcasa 3 y la conexión de salida 7 del fluido refrigerante con
forma de tubo dispuesto en un lateral, así como unos soportes de
fijación 8 a una superficie del entorno motor.
Una cuarta realización de la invención se
muestra en la figura 5, donde el intercambiador de calor 1e también
es del tipo en forma de "U", estando la carcasa 3 fabricada en
dos partes mediante fundición e integrando las conexiones de entrada
6 y salida 7 del fluido refrigerante y los soportes de fijación
8.
Una quinta realización de la invención se
muestra en la figura 6, donde el intercambiador de calor 1d es del
tipo en forma lineal en el cual la entrada y salida del gas a
refrigerar están dispuestas opuestas entre sí, estando la carcasa 3
fabricada mediante extrusión por impacto e integrando un reborde de
conexión 9 en uno de sus extremos.
Claims (6)
1. Intercambiador de calor
(1-1d) para gases, que comprende un núcleo (2)
destinado a la circulación de los gases con intercambio de calor con
un fluido de refrigeración, una carcasa (3) metálica que aloja en su
interior dicho núcleo (2), al menos una placa de soporte (4) unida a
al menos uno de los extremos de dicho núcleo (2) y unida a su vez a
un extremo de dicha carcasa (3), y al menos un depósito de gas (5) o
elemento de conexión (9) unido a un extremo de dicha carcasa (3),
caracterizado por el hecho de que dicha carcasa (3) es
susceptible de integrar en una sola pieza el al menos un depósito de
gas (5) o elemento de conexión (9), unas conexiones de entrada y
salida (6, 7) del fluido de refrigeración y unos soportes de
fijación (8) a una superficie del entorno motor, estando la carcasa
(3) fabricada mediante un proceso de extrusión o extrusión por
impacto o fundición.
2. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, 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 núcleo (2), estando el extremo opuesto cerrado, y
definiendo un paso de ida y un paso de retorno, caracterizado
por el hecho de que la carcasa (3) está fabricada mediante extrusión
por impacto o fundición integrando un depósito de gas (5) en el
extremo cerrado de la carcasa.
3. Intercambiador (1a), según la reivindicación
2, caracterizado por el hecho de que la carcasa (3) está
fabricada mediante extrusión por impacto integrando además una
conexión (6) del fluido refrigerante con forma de puente dispuesto
en el extremo abierto de la carcasa (3).
4. Intercambiador (1b), según la reivindicación
2, caracterizado por el hecho de que la carcasa (3) está
fabricada mediante fundición integrando una conexión (6) del fluido
refrigerante con forma de puente dispuesto en el extremo abierto de
la carcasa (3) y además otra conexión (7) del fluido refrigerante
con forma de tubo dispuesto en un lateral, así como unos soportes de
fijación (8) a una superficie del entorno motor.
5. Intercambiador (1c), según la reivindicación
2, caracterizado por el hecho de que la carcasa (3) está
fabricada en dos partes mediante fundición integrando unas
conexiones (6, 7) del fluido refrigerante y unos soportes de
fijación (8) a una superficie del entorno motor.
6. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, del tipo en forma lineal en el cual la entrada y salida del
fluido a refrigerar están dispuestas opuestas entre sí,
caracterizado por el hecho de que la carcasa (3) está
fabricada mediante extrusión por impacto integrando un reborde de
conexión (9) en uno de sus extremos.
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