ES2377950T3 - Intercambiador de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor - Google Patents

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Abstract

Intercambiador (1) de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor, que comprende una pluralidad de conductos paralelos dispuestos en el interior de una carcasa (2), por los cuales circulan los gases que hay que enfriar por intercambio termico con un fluido de enfriamiento; medios de empalme (3) a un conducto de la linea de recirculación de los gases; y un conducto de derivación (6) integrado en los citados medios de empalme (3) y destinado a hacer circular el fluido de enfriamiento hasta una valvula EGR que regula el paso de los gases a traves del intercambiador; caracterizado porque los citados medios de empalme (3) integrados en el citado conducto de derivación (6) comprenden al menos dos piezas (4, 5) fabricadas por estampación.

Description

Intercambiador de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor
La presente invenci6n se refiere a un intercambiador de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor.
La invenci6n se aplica de modo particular a los intercambiadores de recirculaci6n de los gases de escape de un motor (Exhaust Gas Recirculation Coolers o EGRC), a los intercambiadores de gases de escape para la regulaci6n termica de la linea de escape (ETR), y a los enfriadores del aire de sobrealimentaci6n o intercoolers (Charge Air Coolers o CAC).
Antecedentes de la invenci6n
Una practica bien establecida en el ambito del autom6vil consiste en utilizar un sistema de recirculaci6n de los gases de escape de un motor diesel, conocido con el nombre de EGR o "Exhaust Gas Recycling", con el fin de mezclar estos gases con el aire de admisi6n en la medida en que la presencia de los gases de escape en la mezcla permita reducir la formaci6n de 6xidos de nitr6geno (NOx).
Antes de ser mezclados con el aire de admisi6n, los gases de escape pueden ser enfriados en un intercambiador de calor (EGRC o "Exhaust Gas Recycling Cooler") instalado en el bucle del sistema EGR, con el objetivo de mejorar la eficacia del sistema.
El bucle del sistema comprende, ademas, una valvula (valvula EGR) que regula el paso de los gases de escape a traves de este.
El intercambiador de calor propiamente dicho puede presentar varias configuraciones diferentes: este, por ejemplo, puede comprender una carcasa tubular en cuyo interior esten dispuestos una serie de tubos paralelos para el paso de los gases, circulando el fluido de enfriamiento en el interior de la carcasa por el exterior de los tubos; en otra utilizaci6n, el intercambiador se compone de una serie de placas paralelas que constituyen las superficies de intercambio de calor, de manera que los gases de escape y el fluido de enfriamiento circulen entre dos placas, en capas alternadas.
La carcasa esta unida a los conductos de la linea de recirculaci6n por medios de empalme que pueden tomar la forma de un adaptador en V o de un reborde periferico o brida, en funci6n de la concepci6n de la linea de recirculaci6n en la que se efectue el ensamblaje del intercambiador.
En el caso de un reborde periferico de empalme o brida, son posibles dos concepciones diferentes. El reborde periferico puede estar ensamblado conjuntamente con un dep6sito de gas, constituyendo entonces el dep6sito de gas una pieza intermedia entre la carcasa y el reborde. El reborde puede igualmente estar ensamblado directamente a la carcasa. Esta concepci6n corresponde generalmente a los casos en que el intercambiador este unido directamente a una valvula EGR.
En ciertas aplicaciones de circuitos EGR, es necesario enfriar la valvula EGR. En este caso, la concepci6n mas corriente incorpora un conducto de derivaci6n que encamina el fluido de enfriamiento, que circula a traves del intercambiador EGR, hasta la valvula EGR. Como el intercambiador EGR esta ensamblado al circuito EGR por un reborde periferico, es por tanto necesario fabricar el conducto de derivaci6n del fluido de enfriamiento incorporandole al citado reborde periferico.
El reborde periferico que integra el conducto de derivaci6n del fluido de enfriamiento presenta una configuraci6n compleja cuya fabricaci6n necesita generalmente un proceso de microfusi6n o de sinterizado.
Ahora bien, este tipo de proceso presenta el inconveniente de ser caro debido a la complejidad de la pieza que hay que mecanizar.
La patente DE 10359054 describe un procedimiento de fabricaci6n de un reborde periferico por estampaci6n, no integrando sin embargo este reborde ningun conducto de derivaci6n.
La solicitud de patente espanola nO 200600875, todavia no publicada y del mismo titular que la presente invenci6n, describe un intercambiador de calor cuyo reborde periferico esta integrado en una sola pieza a una placa de soporte de las extremidades del haz de tubos o un tramo tubular que desempena la funci6n de dep6sito de gas, siendo fabricada la citada pieza por estampaci6n a partir de una chapa delgada.
La solicitud de patente internacional WO 03/05826 A1 describe un intercambiador de calor termico que comprende un conducto de fluido de enfriamiento integrado,
La solicitud de patente europea EP 1367252 A2 describe un procedimiento de fabricaci6n de un dep6sito de entrada de un intercambiador de calor por estampaci6n.
Sin embargo, no se conoce ningun intercambiador que incorpore un reborde periferico fabricado por estampaci6n y que integre, ademas, un conducto de derivaci6n que permita encaminar el fluido de enfriamiento hasta la valvula EGR.
Descripci6n de la invenci6n
La presente invenci6n tiene por objeto un intercambiador de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor, que permita poner remedio a los inconvenientes de los intercambiadores conocidos de la tecnica, beneficiandose el citado intercambiador de costes de fabricaci6n reducidos y asegurando una mejor integraci6n del conducto de derivaci6n que encamina el fluido de enfriamiento del intercambiador EGR a la valvula EGR.
El intercambiador de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor, objeto de la presente invenci6n, es del tipo que comprende una pluralidad de conductos paralelos dispuestos en el interior de una carcasa, por los cuales circulan los gases que hay que enfriar por intercambio termico con un fluido de enfriamiento; medios de empalme a un conducto de la linea de recirculaci6n de los gases; y un conducto de derivaci6n integrado en los citados medios de empalme y destinado a hacer circular el fluido de enfriamiento hasta una valvula EGR que regula el paso de los gases a traves del intercambiador; y esta caracterizado porque los citados medios de empalme integrados en el citado conducto de derivaci6n comprenden al menos dos piezas fabricadas por estampaci6n.
De esta manera, es posible reducir el peso de los citados medios de empalme y disminuir sensiblemente sus costes de fabricaci6n con respecto a los medios de empalme del estado de la tecnica fabricados por microfusi6n o sinterizaci6n.
Preferentemente, las citadas al menos dos piezas estampadas de los medios de empalme estan unidas entre si por soldadura.
De acuerdo con una realizaci6n de la presente invenci6n, los medios de empalme integrados en el citado conducto de derivaci6n comprenden un primer reborde periferico empalmado a la linea de recirculaci6n y a la valvula EGR, y un segundo reborde que comprende el citado conducto de derivaci6n estampado, estando los dos rebordes unidos entre si.
Facultativamente, la superficie del segundo reborde recubre completa o parcialmente la superficie del primer reborde.
Ventajosamente, el segundo reborde incorpora un tramo tubular de pequena longitud que permite ensamblarle directamente a la carcasa.
Preferentemente, un orificio de entrada del conducto de derivaci6n esta practicado en el citado tramo tubular y empalmado a un orificio correspondiente de la carcasa.
Ventajosamente, los dos rebordes incorporan un orificio de entrada de fluido de enfriamiento desde el conducto de derivaci6n hasta la valvula EGR, y un orificio de salida del fluido de enfriamiento desde la valvula EGR hasta el circuito de enfriamiento.
Preferentemente, los medios de empalme comprenden igualmente un conducto de guia del fluido de enfriamiento desde la valvula EGR hasta el circuito de enfriamiento.
Breve descripci6n de los dibujos
Con el objetivo de facilitar la descripci6n de lo que se ha expuesto anteriormente, se adjuntan dibujos en los cuales esta representado, en forma esquematica y unicamente a titulo de ejemplo no limitativo, un caso practico de realizaci6n del intercambiador de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor, de la invenci6n. En estos dibujos:
la figura 1 es una vista en perspectiva y en despiece ordenado de los dos rebordes perifericos;
la figura 2 es una vista en perspectiva de los dos rebordes unidos y de la carcasa antes de su ensamblaje al conjunto de los dos rebordes; y
la figura 3 es una vista en perspectiva de los dos rebordes y de la carcasa montados, presentando el segundo reborde un semiperfil de acuerdo con otra realizaci6n.
Descripci6n de una realizaci6n preferida
Refiriendose a las figuras 1 y 2, el intercambiador de calor 1 esta compuesto por una carcasa 2 cuyo interior contiene un haz de conductos paralelos (no representados), destinados al paso de los gases que hay que enfriar. Un fluido de enfriamiento circula en el interior de la carcasa 2, por el exterior de los conductos.
En este ejemplo, la carcasa 2 tiene una secci6n sensiblemente rectangular y esta cerrada en una de sus extremidades para recibir el haz de conductos que, en este caso, es del tipo en "U", dicho de otro modo la entrada y la salida de los citados conductos estan situadas en el mismo lado en la extremidad libre de la carcasa 2.
El intercambiador 1 incorpora igualmente medios de empalme 3 a un conducto de derivaci6n 6 integrado en los citados medios de empalme 3, destinado a hacer circular el fluido de enfriamiento hasta una valvula EGR (no representada) que regula el paso de los gases a traves del intercambiador 1.
De acuerdo con una realizaci6n de la invenci6n, como ilustran las figuras 1 y 2, los citados medios de empalme 3 comprenden dos rebordes perifericos 4, 5 fabricados por estampaci6n. El primer reborde periferico 4 esta empalmado a la linea de recirculaci6n y a la valvula EGR, y el segundo reborde periferico 5 comprende el citado conducto de derivaci6n 6 estampado, estando los dos rebordes 4, 5 unidos entre si por soldadura.
El primer reborde 4 tiene la funci6n de empalmar la carcasa 2 a la linea de recirculaci6n y a la valvula EGR, asegurando una estanqueidad adecuada. Su resistencia mecanica esta asegurada por su concepci6n estampada que presenta una forma y un espesor adaptados.
El segundo reborde 5, una vez soldado al primer reborde 4, permite crear las paredes del citado conducto de derivaci6n 6. La superficie del citado segundo reborde 5 puede recubrir completamente la superficie del primer reborde 4 (veanse las figuras 1 y 2) o, de acuerdo con otra realizaci6n, unicamente una parte de esta, con el fin de economizar material (vease la figura 3).
Los dos rebordes 4, 5 estampados estan fabricados de acero inoxidable, o pueden estar fabricados en otro material cualquiera susceptible de reducir el peso y los costes de fabricaci6n.
Por otra parte, el segundo reborde 5 incorpora un tramo tubular 7 de pequena longitud que permite ensamblarle directamente a la carcasa 2, por ejemplo por soldadura.
El orificio de entrada 8 del conducto de derivaci6n 6 esta dispuesto en el citado tramo tubular 7 y empalmado a un orificio correspondiente 9 de la carcasa 2.
Los dos rebordes 4, 5 incorporan de la misma manera un orificio de entrada 10 de fluido de enfriamiento desde el conducto de derivaci6n 6 hasta la valvula EGR, y un orificio de salida 11 del fluido de enfriamiento desde la valvula EGR hasta el circuito de enfriamiento.
Los medios de empalme 3 comprenden igualmente un conducto 12 de guia del fluido de enfriamiento, a traves del orificio de salida 11, desde la valvula EGR hasta el circuito de enfriamiento (vease la figura 3).
Los dos rebordes perifericos 4, 5 incorporan ademas orificios 13 destinados a recibir elementos de tornilleria que permiten fijarlos al conducto de la linea de recirculaci6n de los gases.
La derivaci6n hacia la valvula EGR se efectua de la manera siguiente:
En primer lugar, el fluido de enfriamiento que circula por la carcasa 2 del intercambiador 1 pasa a traves del orificio 9 penetrando en el conducto de derivaci6n 6 integrado en los dos rebordes 4, 5 que le guia hasta la valvula EGR.
Una vez que este ha atravesado la valvula EGR, el fluido de enfriamiento es reenviado al circuito de enfriamiento a traves del orificio de salida 11 de los rebordes 4, 5 siendo guiado por el conducto correspondiente 12 del circuito de enfriamiento.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Intercambiador (1) de calor para gases, especialmente para los gases de escape de un motor, que comprende una pluralidad de conductos paralelos dispuestos en el interior de una carcasa (2), por los cuales circulan los gases que hay que enfriar por intercambio termico con un fluido de enfriamiento; medios de empalme (3) a un conducto de
    5 la linea de recirculaci6n de los gases; y un conducto de derivaci6n (6) integrado en los citados medios de empalme
    (3) y destinado a hacer circular el fluido de enfriamiento hasta una valvula EGR que regula el paso de los gases a traves del intercambiador; caracterizado porque los citados medios de empalme (3) integrados en el citado conducto de derivaci6n (6) comprenden al menos dos piezas (4, 5) fabricadas por estampaci6n.
  2. 2. Intercambiador (1) de acuerdo con la reivindicaci6n 1, caracterizado porque las citadas al menos dos piezas es10 tampadas (4, 5) de los medios de empalme (3) estan unidas entre si por soldadura.
  3. 3. Intercambiador (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los medios de empalme (3) integrados en el citado conducto de derivaci6n (6) comprenden un primer reborde periferico (4) empalmado a la linea de recirculaci6n y a la valvula EGR, y un segundo reborde (5) que comprende el citado conducto de derivaci6n (6) estampado, estando los dos rebordes (4, 5) unidos entre si.
    15 4. Intercambiador (1) de acuerdo con la reivindicaci6n 3, caracterizado porque la superficie del segundo reborde (5) recubre completa o parcialmente la superficie del primer reborde (4).
  4. 5. Intercambiador (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque el segundo reborde (5) incorpora un tramo tubular (7) de pequena longitud que permite ensamblarle directamente a la carcasa (2).
    20 6. Intercambiador (1) de acuerdo con la reivindicaci6n 5, caracterizado porque un orificio de entrada (8) del conducto de derivaci6n (6) esta practicado en el citado tramo tubular (7) y empalmado a un orificio correspondiente (9) de la carcasa (2).
  5. 7. Intercambiador (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los dos rebordes (4, 5) incorporan un orificio de entrada (10) de fluido de enfriamiento desde el conducto de derivaci6n (6)
    25 hasta la valvula EGR, y un orificio de salida (11) del fluido de enfriamiento desde la valvula EGR hasta el circuito de enfriamiento.
  6. 8. Intercambiador (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de empalme (3) comprenden igualmente un conducto (12) de guia del fluido de enfriamiento desde la valvula EGR hasta el circuito de enfriamiento.
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