ES2304092A1 - 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 una pluralidad de conductos paralelos
dispuestos en el interior de una carcasa (2), por los cuales
circulan los gases a enfriar por intercambio térmico con un fluido
de refrigeración, medios de conexión (3) a un conducto de la línea
de recirculación de gases, y un conducto by-pass
(6) integrado en dichos medios de conexión (3), destinado a la
circulación de fluido de refrigeración hacia una válvula EGR que
controla el paso de gases a través del intercambiador. Se
caracteriza por el hecho de que dichos medios de conexión (3)
integrados con dicho conducto by-pass (6)
comprenden al menos dos piezas (4,5) fabricadas mediante un proceso
de estampación. Se obtiene una reducción del peso de dichos medios
de conexión, así como una considerable reducción de su coste de
fabricación.
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
gases de escape para la regulación térmica de la línea de escape
(ETR), y a refrigeradores del aire de sobrealimentación o
intercoolers (Charge Air Coolers o CAC).
Una práctica bien establecida en el campo de la
automoción consiste en proporcionar un sistema de recirculación de
los gases de escape de un motor diesel, que se conoce como EGR o
"Exhaust Gas Recycling", a fin de mezclar estos gases con el
aire de admisión, puesto que la presencia de los gases de escape en
la mezcla disminuye la producción de óxidos de nitrógeno (NOx).
Antes de ser mezclados con el aire de admisión,
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, al objeto de mejorar la eficiencia del
sistema.
En el bucle del sistema existe además una
válvula (válvula EGR) que controla el paso de gases de escape a
través del mismo.
El intercambiador de calor propiamente dicho
puede tener distintas configuraciones: por ejemplo, puede consistir
en una carcasa tubular en cuyo interior se disponen una serie de
tubos paralelos para el paso de los gases, circulando el
refrigerante por la carcasa, exteriormente a los tubos; 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.
La carcasa está unida a los conductos de la
línea de recirculación mediante unos medios de conexión que 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 el caso en que se utilice un reborde
periférico de conexión o brida, son posibles dos diseños
diferentes. El reborde periférico puede estar ensamblado junto con
un depósito de gas, de manera que el depósito de gas es una pieza
intermedia entre la carcasa y el reborde. Además, el reborde
también puede estar ensamblado directamente a la carcasa. Este
último diseño corresponde frecuentemente a los casos donde el
intercambiador está unido directamente a una válvula EGR.
En algunas aplicaciones de circuitos EGR, es
necesario enfriar la válvula EGR. En este caso, el diseño más usual
incluye un conducto by-pass que conduce el fluido
de refrigeración, que circula a través del intercambiador EGR,
hacia la válvula EGR. Debido a que el intercambiador EGR está
ensamblado al circuito EGR a través de un reborde periférico, el
conducto by-pass del fluido de refrigeración debe
ser fabricado a través de dicho reborde periférico.
El reborde periférico que integra el
by-pass del fluido de refrigeración presenta una
configuración compleja, que generalmente se resuelve fabricándolo
mediante microfusión o sinterización. Sin embargo, este tipo de
procesos tiene el inconveniente de ser caros debido a la complejidad
de la pieza a conformar.
La patente DE 10359054 describe un procedimiento
de fabricación de un reborde periférico fabricado por estampación,
pero que no integra ningún conducto by-pass.
La solicitud de patente española nº 200600875,
todavía no publicada, del mismo titular que la presente invención,
describe un intercambiador de calor cuyo reborde periférico está
integrado en una sola pieza con una placa de soporte de los
extremos del haz de tubos o un tramo tubular que realiza la función
de depósito de gas, estando dicha pieza fabricada mediante un
proceso de estampación a partir de chapa delgada.
No obstante, actualmente no se conoce ningún
intercambiador que incluya un reborde periférico fabricado por
estampación y que además integre un conducto by-pass
para conducir el fluido de refrigeración hacia la válvula EGR.
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 una
reducción de los costes de producción del intercambiador, así como
una mejorada integración del conducto by-pass que
conduce el fluido de refrigeración desde el intercambiador EGR
hacia la válvula EGR.
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, medios de conexión a un conducto de la línea de
recirculación de gases, y un conducto by-pass
integrado en dichos medios de conexión, destinado a la circulación
de fluido de refrigeración hacia una válvula EGR que controla el
paso de gases a través del intercambiador, y se caracteriza por el
hecho de que dichos medios de conexión integrados con dicho
conducto by-pass comprenden al menos dos piezas
fabricadas mediante un proceso de estampación.
De este modo, se obtiene una reducción del peso
de dichos medios de conexión, así como una considerable reducción
de su coste de fabricación, en comparación con los medios de
conexión fabricados mediante microfusión o sinterización del estado
de la técnica.
Preferentemente, las al menos dos piezas
estampadas de los medios de conexión están unidas entre sí mediante
soldadura.
Según una realización de la presente invención,
los medios de conexión integrados con dicho conducto
by-pass comprenden un primer reborde conectado con
la línea de recirculación y con la válvula EGR, y un segundo
reborde que tiene estampado dicho conducto by-pass,
estando ambos rebordes unidos entre sí.
Opcionalmente, la superficie del segundo reborde
abarca total o parcialmente la superficie del primer reborde.
Ventajosamente, el segundo reborde incluye un
tramo tubular de pequeña longitud destinado a su ensamblaje
directamente con la carcasa.
Preferiblemente, un orificio de entrada del
conducto by-pass está practicado en dicho tramo
tubular y está conectado a un correspondiente orificio de la
carcasa.
Ventajosamente, ambos rebordes incluyen un
orificio de entrada de fluido de refrigeración hacia la válvula EGR
desde el conducto by-pass y un orificio de salida
del fluido de refrigeración desde la válvula EGR hacia el circuito
de refrigeración.
Preferiblemente, los medios de conexión también
comprenden un conducto para el guiado del fluido de refrigeración
desde la válvula EGR hacia el circuito de refrigeración.
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 y en
explosión de ambos rebordes periféricos;
la figura 2 es una vista en perspectiva de ambos
rebordes unidos y de la carcasa antes de su ensamblaje al conjunto
de ambos rebordes; y
la figura 3 es una vista en perspectiva de ambos
rebordes y la carcasa montados, presentando el segundo reborde
medio perfil según otra realización del mismo.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el
intercambiador de calor 1 está constituido por una carcasa 2 que
contiene en su interior un haz de conductos paralelos (no
representados), destinados al paso de los gases a enfriar. Dentro
de la carcasa 2, exteriormente a los conductos, circula un fluido
de refrigeración.
En este ejemplo, la carcasa 2 es de sección
sensiblemente rectangular y se encuentra cerrada por uno de sus
extremos para alojar en su interior el haz de conductos que, en
este caso, es del tipo en forma de "U", es decir la entrada y
salida de dichos conductos están dispuestas en un mismo lado en el
extremo libre de la carcasa 2.
El intercambiador 1 también incluye medios de
conexión 3 a un conducto de la línea de recirculación de gases (no
representado), y un conducto by-pass 6 integrado en
dichos medios de conexión 3, destinado a la circulación de fluido
de refrigeración hacia una válvula EGR (no representada) que
controla el paso de gases a través del intercambiador 1.
Según una realización de la invención, como
puede apreciarse en las figuras 1 y 2, dichos medios de conexión 3
comprenden dos rebordes periféricos 4,5 fabricados mediante un
proceso de estampación. El primer reborde 4 está conectado con la
línea de recirculación y con la válvula EGR, y el segundo reborde 5
tiene estampado dicho conducto by-pass 6, estando
ambos rebordes 4,5 unidos entre sí mediante soldadura.
El primer reborde 4 tiene la función de
interconectar la carcasa 2 con la línea de recirculación y con la
válvula EGR, asegurando una correcta estanqueidad. Su resistencia
mecánica está asegurada mediante su diseño estampado que presenta
una forma y grosor adecuados.
El segundo reborde 5 una vez soldado al primer
reborde 4 permite generar las paredes del citado conducto
by-pass 6. La superficie de dicho segundo reborde 5
puede abarcar totalmente la superficie del primer reborde 4 (ver
figuras 1 y 2), o bien solamente una parte según otra realización,
con el fin de ahorrar material (ver figura 3).
Ambos rebordes 4,5 estampados son fabricados de
acero inoxidable, aunque también pueden fabricarse de cualquier
otro material, por lo que se reduce su peso y coste de
fabricación.
Por otra parte, el segundo reborde 5 incluye un
tramo tubular 7 de pequeña longitud destinado a su ensamblaje
directamente con la carcasa 2, por ejemplo mediante soldadura.
El orificio de entrada 8 del conducto
by-pass 6 está practicado en dicho tramo tubular 7
y está conectado a un correspondiente orificio 9 de la carcasa
2.
Asimismo, ambos rebordes 4,5 incluyen un
orificio de entrada 10 de fluido de refrigeración hacia la válvula
EGR desde el conducto by-pass 6 y un orificio de
salida 11 del fluido de refrigeración desde la válvula EGR hacia el
circuito de refrigeración.
Los medios de conexión 3 también comprenden un
conducto 12 para el guiado del fluido de refrigeración, a través
del orificio de salida 11, desde la válvula EGR hacia el circuito
de refrigeración (ver figura 3).
Además, ambos rebordes periféricos 4,5 incluyen
orificios 13 destinados a la colocación de elementos de tornillería
para su fijación con el conducto de la línea de recirculación de
gases.
El funcionamiento del by-pass de
la válvula EGR se describe a continuación:
En primer lugar, el fluido de refrigeración que
circula por la carcasa 2 el intercambiador 1 pasa a través del
orificio 9 penetrando en el conducto by-pass 6
integrado en ambos rebordes 4,5, que lo guía hacia la válvula
EGR.
Una vez el fluido de refrigeración ha atravesado
la válvula EGR, éste retorna al circuito de refrigeración a través
del orificio de salida 11 de los rebordes 4,5, siendo guiado por el
correspondiente conducto 12 del circuito de refrigeración.
Claims (8)
1. Intercambiador (1) de calor para gases, en
especial de 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 a enfriar por
intercambio térmico con un fluido de refrigeración, medios de
conexión (3) a un conducto de la línea de recirculación de gases, y
un conducto by-pass (6) integrado en dichos medios
de conexión (3), destinado a la circulación de fluido de
refrigeración hacia una válvula EGR que controla el paso de gases a
través del intercambiador, caracterizado por el hecho de que
dichos medios de conexión (3) integrados con dicho conducto
by-pass (6) comprenden al menos dos piezas (4,5)
fabricadas mediante un proceso de estampación.
2. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que las al menos dos piezas
estampadas (4,5) de los medios de conexión (3) están unidas entre
sí mediante soldadura.
3. Intercambiador (1), según la reivindicación 1
o 2, caracterizado por el hecho de que los medios de
conexión (3) integrados con dicho conducto by-pass
(6) comprenden un primer reborde (4) conectado con la línea de
recirculación y con la válvula EGR, y un segundo reborde (5) que
tiene estampado dicho conducto by-pass (6), estando
ambos rebordes (4,5) unidos entre sí.
4. Intercambiador (1), según la reivindicación
3, caracterizado por el hecho de que la superficie del
segundo reborde (5) abarca total o parcialmente la superficie del
primer reborde (4).
5. Intercambiador (1), según cualquiera de las
reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por el hecho de que el
segundo reborde (5) incluye un tramo tubular (7) de pequeña
longitud destinado a su ensamblaje directamente con la carcasa
(2).
6. Intercambiador (1), según la reivindicación
5, caracterizado por el hecho de que un orificio de entrada
(8) del conducto by-pass (6) está practicado en
dicho tramo tubular (7) y está conectado a un correspondiente
orificio (9) de la carcasa
(2).
(2).
7. Intercambiador (1), según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado por el hecho de que
ambos rebordes (4,5) incluyen un orificio de entrada (10) de fluido
de refrigeración hacia la válvula EGR desde el conducto
by-pass (6) y un orificio de salida (11) del fluido
de refrigeración desde la válvula EGR hacia el circuito de
refrigeración.
8. Intercambiador (1), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que los medios de conexión (3) también comprenden un conducto (12)
para el guiado del fluido de refrigeración desde la válvula EGR
hacia el circuito de refrigeración.
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| Title |
|---|
| [en línea]. Recuperado de EPOQUE Database & DE 10359054 A1 (DAIMLER CHRYSLER AG) 21.07.2005, figuras. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1925899A3 (fr) | 2010-11-17 |
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| EP1925899B1 (fr) | 2011-11-30 |
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