ES2234414B1 - Intercambiador de calor de placas apiladas. - Google Patents
Intercambiador de calor de placas apiladas.Info
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Abstract
Intercambiador de calor de placas apiladas. Comprende una pluralidad de placas (1) apiladas entre las cuales circulan el líquido a refrigerar y el líquido refrigerante en dos circuitos independientes definidos por dichas placas (1), comprendiendo cada placa (1) una pluralidad de corrugaciones (2), unos orificios de entrada (3, 5) y salida (4, 6) del líquido a refrigerar y del líquido refrigerante respectivamente, mesetas de sellado (7 a 10) dispuestas alrededor de cada orificio (3 a 6) y medios de refuerzo (11, 12) de las placas (1). Se caracteriza por el hecho de que las mesetas (7 a 10) comprenden una geometría optimizada que permite aumentar el número de puntos de soldadura y acercarlos al perímetro de las mesetas (7 a 10), y los medios de refuerzo comprenden unas protuberancias (11, 12) próximas a los orificios (3 a 6) que permiten aumentar la superficie de contacto entre placas (1) adyacentes, mejorando la resistencia mecánica de dichas placas (1).
Description
Intercambiador de calor de placas apiladas.
La presente invención se refiere a un
intercambiador de calor de placas apiladas.
La invención se aplica especialmente en la
refrigeración del aceite para el motor y las transmisiones de
vehículos. Para ambas aplicaciones en motor y transmisiones, el
aceite es refrigerado mediante un intercambiador de calor con un
líquido refrigerante, normalmente el usado en el circuito de
refrigeración.
El intercambiador de calor de la invención
también puede ser aplicado para el calentamiento del aceite.
Son conocidos intercambiadores de calor que
comprenden una pluralidad de placas apiladas entre las cuales
circulan el líquido a refrigerar y el líquido refrigerante en dos
circuitos independientes definidos por dichas placas, comprendiendo
cada placa una pluralidad de corrugaciones, unos orificios de
entrada y salida del líquido a refrigerar y del líquido
refrigerante respectivamente, mesetas de sellado dispuestas
alrededor de cada orificio y medios de refuerzo de las placas.
El continuo y simultáneo aumento de la potencia y
rendimiento del motor comporta un incremento de los requerimientos
en los sistemas de refrigeración. Entre otros elementos del
circuito de refrigeración, el aceite refrigerante es sometido a
elevadas presiones y su diseño debe incluir algunos elementos
destinados a afrontar estos requerimientos.
Para ello los intercambiadores de placas apiladas
convencionales están provistos de diferentes soluciones, como se
describe a continuación.
Un tipo de intercambiadores convencionales
comprende para cada placa, unas mesetas, normalmente de contorno
circular, para asegurar el sellado de ambos circuitos entre placas
y su resistencia, y un único elemento de refuerzo, por ejemplo, en
forma de protuberancia circular.
Otro tipo de intercambiadores convencionales
comprende para cada placa, unas mesetas con una geometría
particular, definida por un arco de circunferencia seguido en ambos
extremos de dos tramos rectos unidos a su vez a las corrugaciones de
la placa, las cuales actúan además como elementos de refuerzo.
Sin embargo, en la práctica se ha comprobado que
en condiciones normales, la superficie más afectada en el
intercambiador de calor es la correspondiente al circuito o canal
del aceite y el área más afectada dentro de este canal es la zona
que rodea a las mesetas. Los puntos de soldadura más cercanos
alrededor de las mesetas y alrededor del citado único elemento de
refuerzo son responsables de soportar las condiciones de
presión.
Bajo estas fuertes condiciones de presión, por
ejemplo, en el arranque en frío o en demandas de flujo de aceite
máximas, pueden presentarse dos fenómenos de rotura,
principalmente:
- Una rotura en la unión de la protuberancia de
refuerzo de las placas. Alrededor de dicha protuberancia de
refuerzo, se halla el área de la placa sometida a la máxima presión
con respecto al resto de puntos de soldadura, y como resultado del
efecto de la presión, el material de la placa acaba rasgándose.
- Una rotura en las zonas del contorno de los
canales de aceite. De manera similar a las protuberancias de
refuerzo, este área representa un segundo punto crítico. Con
respecto a la superficie total de la placa, es el área más grande
bajo presión.
Como se ha mencionado anteriormente, debido al
incremento de las prestaciones del motor, todos los componentes
situados en el circuito del aceite serán sometidos a elevadas
condiciones de resistencia. Por tanto, seria necesario diseñar unas
geometrías apropiadas en las áreas críticas para solucionar los
citados inconvenientes.
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 una mejora de la resistencia mecánica de las
placas.
El intercambiador de calor de placas apiladas,
objeto de la presente invención, se caracteriza por el hecho de que
las mesetas comprenden una geometría optimizada que permite
aumentar el número de puntos de soldadura y acercarlos al perímetro
de las mesetas, y los medios de refuerzo comprenden unas
protuberancias próximas a los orificios que permiten aumentar la
superficie de contacto entre placas adyacentes, mejorando la
resistencia mecánica de dichas placas.
Por una parte, esta optimizada geometría de las
mesetas permite una mejor adaptación de las mismas al contorno de la
placa y una mayor cercanía de éstas a los lados de la placa,
maximizándose al mismo tiempo el número de puntos de soldadura. Por
otra parte, se consigue incrementar las dimensiones de las
protuberancias de refuerzo, especialmente en la cara de la placa en
contacto con el aceite.
De este modo, se obtiene una minimización del
área bajo presión alrededor de las protuberancias de refuerzo y de
las mesetas, y en consecuencia, un aumento de la resistencia
mecánica de las placas.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, la geometría del contorno de las mesetas de sellado está
definida por:
- una primera línea curvada sensiblemente
paralela al contorno del vértice de la placa donde se encuentra la
meseta, que permite reducir la distancia libre entre la meseta y el
borde para limitar la tensión en esta zona y, al acercar la meseta
al borde de la placa, queda más espacio central que puede emplearse
en incrementar el número de corrugaciones, es decir, de puntos de
soldadura;
- una segunda línea recta que forma un ángulo
\alpha_{1} comprendido entre +10º y -10º con respecto al eje
central longitudinal de la placa, que facilita la presencia de
puntos de soldadura cerca del perímetro de las mesetas;
- una tercera línea recta que forma un ángulo
\alpha_{2} sensiblemente igual al ángulo que forman las
corrugaciones con respecto al eje central longitudinal de la placa
más un intervalo comprendido entre +10º y -10º, que permite definir
la meseta situada en el borde derecho superior de la placa, y
además esta disposición permite incluir una corrugación completa en
las placas, en lugar de medias corrugaciones, y en consecuencia un
mayor número de puntos de soldadura y más cercanos a las mesetas;
y
- una cuarta línea recta que forma un ángulo
\alpha_{3} suplementario a dicho ángulo \alpha_{2} más un
intervalo comprendido entre +10º y -10º, que permite definir la
meseta situada en el borde izquierdo superior de la placa, y del
mismo modo esta disposición permite incluir una corrugación completa
en las placas, en lugar de medias corrugaciones, y en consecuencia
un mayor número de puntos de soldadura y más cercanos a las
mesetas.
Ventajosamente, las placas comprenden
protuberancias de refuerzo a ambos lados de las mesetas, lo que
proporciona una resistencia adicional en la acción de los puntos de
soldadura.
Preferentemente, las protuberancias de refuerzo
presentan una forma circular u ovalada, ya que se trata de diseños
sencillos, aunque también pueden utilizarse otras geometrías
diferentes.
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 de placas apiladas de la invención, en los cuales:
la figura 1 es una vista en planta de una placa
corrugada según la invención;
la figura 2 es una vista ampliada de la meseta
situada en el borde izquierdo superior de la placa, mostrando los
ángulos que definen su geometría; y
la figura 3 es una vista ampliada de la meseta
situada en el borde derecho superior de la placa.
El intercambiador de calor de placas apiladas
comprende una pluralidad de placas 1 apiladas una sobre otra. En los
circuitos o espacios definidos entre cada dos placas 1 circulan
alternadamente el aceite de motor a refrigerar y el líquido
refrigerante, por ejemplo agua, de modo que, en un primer espacio
entre placas circula un fluido y en el espacio contiguo entre
placas circula el otro fluido, y así sucesivamente.
Tal como se puede apreciar en la figura 1, cada
placa 1 comprende una pluralidad de corrugaciones 2, un orificio de
entrada 3 y otro de salida 4 para el aceite, y un orificio de
entrada 5 y otro de salida 6 para el líquido refrigerante, formando
respectivamente los conductos de entrada y salida de aceite y de
líquido refrigerante.
Cada placa 1 también comprende unas mesetas de
sellado 7 a 10 dispuestas alrededor de cada orificio 3 a 6, y unas
protuberancias 11, 12 de refuerzo colocadas alrededor de las
mesetas 7 a 10, para mantener la correcta distancia entre las
placas 1 y también para mejorar su comportamiento mecánico.
Los cuatro orificios 3 a 6 con sus respectivas
mesetas 7 a 10 están posicionados próximos a los vértices de cada
placa 1. Dos de las mesetas 7, 8 están dispuestas sobre la cara de
la placa 1 en contacto con el aceite, mientras que las otras dos
restantes 9, 10 están dispuestas sobre la cara de la placa 1 en
contacto con el líquido refrigerante.
Como puede observarse en la figura 2, la
geometría del contorno de las mesetas de sellado 7 a 10 está
definida por:
- una primera línea curvada L1 sensiblemente
paralela al contorno del vértice de la placa 1 donde se encuentra la
meseta 7 a 10, que permite reducir la distancia libre entre la
meseta 7 a 10 y el borde para limitar la tensión en esta zona y, al
acercar la meseta 7 a 10 al borde de la placa 1, queda más espacio
central que puede emplearse en incrementar el número de
corrugaciones 2, es decir, de puntos de soldadura;
- una segunda línea recta L2 que forma un ángulo
\alpha_{1} comprendido entre +10º y -10º con respecto al eje
central longitudinal de la placa 1, que facilita la presencia de
puntos de soldadura cerca del perímetro de las mesetas 7 a 10;
- una tercera línea recta L3 que forma un ángulo
\alpha_{2} sensiblemente igual al ángulo que forman las
corrugaciones 2 con respecto al eje central longitudinal de la
placa 1 más un intervalo comprendido entre +10º y -10º, que permite
definir la meseta 8 situada en el borde derecho superior de la placa
1 (ver figuras 1 y 3), y además esta disposición permite incluir
una corrugación completa en las placas 1, en lugar de medias
corrugaciones, y en consecuencia un mayor número de puntos de
soldadura y más cercanos a las mesetas 7 a 10; y
- una cuarta línea recta L4 que forma un ángulo
\alpha_{3} suplementario a dicho ángulo \alpha_{2} más un
intervalo comprendido entre +10º y -10º, que permite definir la
meseta 7 situada en el borde izquierdo superior de la placa 1, y del
mismo modo esta disposición permite incluir una corrugación
completa en las placas 1, en lugar de medias corrugaciones, y en
consecuencia un mayor número de puntos de soldadura y más cercanos
a las mesetas 7 a 10.
Cada placa 1 comprende además dos protuberancias
de refuerzo 11 en forma circular, y otras dos protuberancias 12 en
forma ovalada.
Gracias a la optimizada geometría de las mesetas
7 a 10 y al aumento de las dimensiones de las protuberancias de
refuerzo 11, 12 con respecto a las placas del estado de la técnica,
se obtiene una minimización del área bajo presión alrededor de las
protuberancias de refuerzo 11, 12 y de las mesetas 7 a 10, y en
consecuencia, un aumento de la resistencia mecánica de las placas
1.
Claims (4)
1. Intercambiador de calor de placas apiladas,
que comprende una pluralidad de placas (1) apiladas entre las
cuales circulan el líquido a refrigerar y el líquido refrigerante
en dos circuitos independientes definidos por dichas placas (1),
comprendiendo cada placa (1) una pluralidad de corrugaciones (2),
unos orificios de entrada (3, 5) y salida (4, 6) del líquido a
refrigerar y del líquido refrigerante respectivamente, mesetas de
sellado (7 a 10) dispuestas alrededor de cada orificio (3 a 6) y
medios de refuerzo (11, 12) de las placas (1), caracterizado
por el hecho de que las mesetas (7 a 10) comprenden una geometría
optimizada que permite aumentar el número de puntos de soldadura y
acercarlos al perímetro de las mesetas (7 a 10), y los medios de
refuerzo comprenden unas protuberancias (11, 12) próximas a los
orificios (3 a 6) que permiten aumentar la superficie de contacto
entre placas (1) adyacentes, mejorando la resistencia mecánica de
dichas placas (1).
2. Intercambiador, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la geometría del contorno
de las mesetas de sellado (7 a 10) está definida por una primera
línea curvada (L1) sensiblemente paralela al contorno del vértice de
la placa (1) donde se encuentra la meseta (7 a 10), una segunda
línea recta (L2) que forma un ángulo (\alpha_{1}) comprendido
entre +10º y -10º con respecto al eje central longitudinal de la
placa (1), una tercera línea recta (L3) que forma un ángulo
(\alpha_{2}) sensiblemente igual al ángulo que forman las
corrugaciones (2) con respecto al eje central longitudinal de la
placa (1) más un intervalo comprendido entre +10º y -10º, y una
cuarta línea recta (L4) que forma un ángulo (\alpha_{3})
suplementario a dicho ángulo (\alpha_{2}) más un intervalo
comprendido entre +10º y -10º.
3. Intercambiador, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que las placas (1) comprenden
protuberancias de refuerzo (11, 12) a ambos lados de las mesetas (7
a 10).
4. Intercambiador, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que las protuberancias de
refuerzo presentan una forma circular (11) u ovalada (12).
Priority Applications (1)
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| ES200302217A ES2234414B1 (es) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | Intercambiador de calor de placas apiladas. |
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|---|---|---|---|
| ES200302217A ES2234414B1 (es) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | Intercambiador de calor de placas apiladas. |
Publications (2)
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| ES2234414A1 ES2234414A1 (es) | 2005-06-16 |
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| ES200302217A Expired - Lifetime ES2234414B1 (es) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | Intercambiador de calor de placas apiladas. |
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2003
- 2003-09-24 ES ES200302217A patent/ES2234414B1/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| ES2234414A1 (es) | 2005-06-16 |
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20050616 Kind code of ref document: A1 |
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