ES2319484B1 - Intercambiador de calor de placas apiladas. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor de placas apiladas.
Comprende una pluralidad de placas apiladas (2,
3) entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el fluido
refrigerante entre dos circuitos independientes (4, 5) definidos
por dichas placas (2, 3), en capas alternadas. Se caracteriza por
el hecho de que comprende una pluralidad de placas sensiblemente
lisas (2) y una pluralidad de placas (3) provistas de corrugaciones
(6), dispuestas alternadamente, estando un primer circuito (4)
encerrado entre una superficie lisa (2a) y una superficie (3b) que
incluye las crestas de las corrugaciones (6), y estando encerrado
un segundo circuito (5) entre una superficie lisa (2b) y una
superficie (3a) que incluye los valles de las corrugaciones (6), y
por el hecho de que las corrugaciones (6) comprenden una altura
sensiblemente coincidente con la altura de dicho primer circuito
(4), de modo que las crestas de las corrugaciones (6) están unidas
directamente a la superficie lisa (2a) de la placa (2)a la
que están enfrentadas mediante soldadura en horno.
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 a todo tipo
de intercambiadores de calor dentro del ámbito del motor,
especialmente se aplica 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), y a
evaporadores.
Un intercambiador de calor de placas apiladas
consta de una serie de placas 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,
constituyendo dos circuitos diferentes.
Para mejorar el intercambio de calor de placas
apiladas, así como la resistencia mecánica del intercambiador, las
placas puede tener corrugaciones y/o medios perturbadores del gas,
tales como aletas, dispuestas entre las placas que conducen el gas
a refrigerar.
Las corrugaciones ayudan a guiar el fluido
refrigerante de modo que se extienda apropiadamente en la totalidad
del primer circuito, favoreciendo así el intercambio de calor y
mejorando la resistencia mecánica por presión de este circuito.
Generalmente, cada una de las placas comprende
corrugaciones estampadas, siendo la altura de las corrugaciones la
mitad de la altura del primer circuito donde están situadas las
corrugaciones. Las placas de dicho primer circuito están unidas dos
a dos, estando las crestas de las corrugaciones enfrentadas entre sí
y unidas mediante soldadura en horno.
El diseño de estas placas presenta dos ventajas
principales:
- La placa resulta fácil de estampar, ya que la
altura de las corrugaciones es la mitad de la altura total del
primer circuito, y toda la placa especialmente sus bordes sufren
menos tensión durante el proceso de estampado.
- En los intercambiadores que son simétricos,
cada placa es exactamente igual, lo que implica unos costes
logísticos y administrativos moderados. En caso contrario, deberían
existir dos placas diferentes.
No obstante, también presenta los siguientes
inconvenientes:
- La calidad de soldadura en horno de las
correspondientes corrugaciones depende de la exactitud dimensional
de las placas, de modo que las corrugaciones de ambas placas
enfrentadas debe coincidir exactamente, y depende también de la
superficie plana en las crestas de las corrugaciones estampadas, lo
cual requiere un compromiso entre una gran superficie plana que es
más difícil de estampar y una pequeña superficie que es más difícil
de soldar en horno.
- Las corrugaciones definen en el segundo
circuito unos valles que pueden ser un problema en algunas
aplicaciones si cualquier sustancia indeseada llega a acumularse en
dichos valles.
El objetivo del intercambiador de calor de
placas apiladas de la presente invención es solventar los
inconvenientes que presentan los intercambiadores de placas
apiladas conocidos en la técnica, proporcionando un intercambiador
que permite una mejor soldadura en horno y una mejor resistencia
mecánica.
El intercambiador de calor de placas apiladas,
objeto de la presente invención, es del tipo que comprende una
pluralidad de placas apiladas entre las cuales circulan el fluido a
refrigerar y el fluido refrigerante entre dos circuitos
independientes definidos por dichas placas, en capas alternadas, y
se caracteriza por el hecho de que comprende una pluralidad de
placas sensiblemente lisas y una pluralidad de placas provista de
corrugaciones, dispuestas alternadamente, estando un primer circuito
encerrado entre una superficie lisa y una superficie que incluye
las crestas de las corrugaciones, y estando encerrado un segundo
circuito entre una superficie lisa y una superficie que incluye los
valles de las corrugaciones, y por el hecho de que las
corrugaciones comprenden una altura sensiblemente coincidente con la
altura de dicho primer circuito, de modo que las crestas de las
corrugaciones están unidas directamente a la superficie lisa de la
placa a la que están enfrentadas mediante soldadura en horno.
El intercambiador de calor de placas apiladas de
la invención presenta las siguientes ventajas:
- La soldadura en horno de las corrugaciones se
asegura sin importar la dimensión de la superficie plana que
presenten sus crestas, ya que dichas crestas están dispuestas sobre
una gran superficie plana perteneciente a la placa lisa enfrentada,
y mantendrán siempre contacto entre ambas placas.
- Si las placas se diseñan de modo que los
valles aparecen en el segundo circuito debido a que las
corrugaciones estampadas están en la parte superior de este
circuito, el problema de la acumulación de elementos indeseados en
estos valles se evita completamente. Especialmente, es muy útil
evitar la acumulación de condensados, generados en el EGR cada vez
que se enfría, y que tienen a menudo características de ácidos
agresivos.
En el caso particular de un intercambiador EGR
de aluminio, estas dos ventajas ganan en importancia.
Preferentemente, el fluido refrigerante circula
a través del primer circuito encerrado entre una superficie lisa y
una superficie que incluye las crestas de las corrugaciones;
mientras que el fluido a refrigerar circula a través del segundo
circuito encerrado entre una superficie lisa y una superficie que
incluye los valles de las corrugaciones.
Ventajosamente, el intercambiador comprende
medios perturbadores dispuestos en el circuito que conduce el
fluido a refrigerar. Preferiblemente, los medios perturbadores
incluyen una pluralidad de aletas que definen unas trayectorias
intercomunicadas para el paso del fluido a refrigerar a su
través.
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
placas apiladas de la invención, en los cuales:
la figura 1 es una sección transversal del
intercambiador de calor de la invención; y
la figura 2 es una vista parcial ampliada del
intercambiador de la figura 1.
La figura 1 muestra una sección transversal de
un intercambiador de calor 1 de tipo EGR que comprende una
pluralidad de placas apiladas 2,3 entre las cuales circulan los
gases de escape a refrigerar y el líquido refrigerante entre dos
placas, en capas alternadas, definiendo para cada fluido un primer 4
y segundo 5 circuitos. El fluido refrigerante circula a través del
primer circuito 4, mientras que los gases de escape circulan a
través del segundo circuito 5.
El intercambiador 1 también incluye pozos de
entrada 4' y salida (no visible en esta sección transversal) del
líquido refrigerante que circula por el citado primer circuito 4,
una entrada y una salida (no representadas) de los gases a
refrigerar, y medios de conexión (no representados) de la entrada y
salida de gases con la línea de recirculación.
Tal como se puede apreciar en la figura 2, el
intercambiador de calor 1 de la invención comprende una pluralidad
de placas sensiblemente lisas 2 y una pluralidad de placas 3
provistas de corrugaciones 6, dispuestas alternadamente, de modo
que un primer circuito 4 está encerrado entre una superficie lisa 2a
y una superficie 3b que incluye las crestas de las corrugaciones 6,
mientras que un segundo circuito 5 está encerrado entre una
superficie lisa 2b y una superficie 3a que incluye los valles de
las corrugaciones 6. Además, las corrugaciones 6 comprenden una
altura sensiblemente coincidente con la altura de dicho primer
circuito 4, de modo que las crestas de las corrugaciones 6 están
unidas directamente a la superficie lisa 2a de la placa 2 a la que
están enfrentadas mediante soldadura en horno. Asimismo, pueden
apreciarse las zonas 7 de soldadura en horno.
El intercambiador 1 también comprende una
pluralidad de aletas 8 que pueden incluir unas trayectorias
intercomunicadas (no representadas) para el paso del flujo de gases
de escape a refrigerar a su través.
Una buena calidad de soldadura en horno de las
corrugaciones 6 es esencial para la durabilidad del intercambiador
1, en particular para intercambiadores de aluminio. Para ello, tal
como se ha descrito, las corrugaciones 6 se sueldan en horno contra
una superficie plana 2a correspondiente a la placa 2 que tiene
enfrentada, lo cual garantiza un buen contacto entre las dos
superficies a soldar en horno.
Por otra parte, una de las limitaciones más
importantes de un intercambiador de aluminio EGR es el problema de
la corrosión en el segundo circuito 5 del intercambiador por donde
fluyen los gases de escape. Los gases de escape contienen
componentes que se vuelven ácidos agresivos cuando condensan, lo
cual ocurre al menos cada vez que el vehículo se detiene. Este
riesgo aumenta incluso si existe algún punto en el segundo circuito
5 donde estos ácidos pueden acumularse. En este punto, el ataque del
ácido es más severo, y puede producir una fuga en un tiempo
relativamente corto. Esta circunstancia se evita con la solución
propuesta de la invención, ya que no existe ningún valle en la cara
más inferior del segundo circuito 5, y el ácido no encontrará ningún
punto preferencial para acumularse y atacar, por lo que el impacto
negativo de la corrosión se retarda.
Claims (5)
1. Intercambiador de calor (1) de placas
apiladas, que comprende una pluralidad de placas apiladas (2,3)
entre las cuales circulan el fluido a refrigerar y el fluido
refrigerante entre dos circuitos independientes (4,5) definidos por
dichas placas (2,3), en capas alternadas, caracterizado por
el hecho de que comprende una pluralidad de placas sensiblemente
lisas (2) y una pluralidad de placas (3) provistas de corrugaciones
(6), dispuestas alternadamente, estando un primer circuito (4)
encerrado entre una superficie lisa (2a) y una superficie (3b) que
incluye las crestas de las corrugaciones (6), y estando encerrado un
segundo circuito (5) entre una superficie lisa (2b) y una
superficie (3a) que incluye los valles de las corrugaciones (6), y
por el hecho de que las corrugaciones (6) comprenden una altura
sensiblemente coincidente con la altura de dicho primer circuito
(4), de modo que las crestas de las corrugaciones (6) están unidas
directamente a la superficie lisa (2a) de la placa (2) a la que
están enfrentadas mediante soldadura en horno.
2. Intercambiador (1), según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que el fluido refrigerante
circula a través del primer circuito (4) encerrado entre una
superficie lisa (2a) y una superficie (3b) que incluye las crestas
de las corrugaciones (6).
3. Intercambiador (1), según la reivindicación 1
o 2, caracterizado por el hecho de que el fluido a refrigerar
circula a través del segundo circuito (5) encerrado entre una
superficie lisa (2b) y una superficie (3a) que incluye los valles
de las corrugaciones (6).
4. Intercambiador (1), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende medios perturbadores (8) dispuestos en el circuito (5)
que conduce el fluido a refrigerar.
5. Intercambiador (1), según la reivindicación
4, caracterizado por el hecho de que los medios perturbadores
incluyen una pluralidad de aletas (8) que definen unas trayectorias
intercomunicadas para el paso del fluido a refrigerar a su
través.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200602367A ES2319484B1 (es) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Intercambiador de calor de placas apiladas. |
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| ES200602367A ES2319484B1 (es) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Intercambiador de calor de placas apiladas. |
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| ES2319484A1 ES2319484A1 (es) | 2009-05-07 |
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2006
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